Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu khảo sát đánh giá độ bền khung sơ mi rơ moóc sản xuất tại Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:165

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án "Nghiên cứu khảo sát đánh giá độ bền khung sơ mi rơ moóc sản xuất tại Việt Nam" là xây dựng phương pháp khảo sát đánh giá độ bền, tuổi thọ và cải tiến kết cấu khung SMRM sản xuất trong nước, phù hợp với điều kiện sản xuất của các đơn vị sản xuất tại Việt Nam. Phương pháp này có thể áp dụng cho xe tải nặng và xe chuyên dụng, góp phần nâng cao tỉ lệ nội địa hóa, thúc đẩy nghiên cứu và phát triển hiện đại trong ngành công nghiệp ô tô Việt Nam.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu khảo sát đánh giá độ bền khung sơ mi rơ moóc sản xuất tại Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯƠNG ĐẶNG VIỆT THẮNG NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN KHUNG SƠ MI RƠ MOÓC SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội - 2024 Hà Nội - 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯƠNG ĐẶNG VIỆT THẮNG NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN KHUNG SƠ MI RƠ MOÓC SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM Ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực Mã số: 9520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. NGUYỄN TRỌNG HOAN 2. TS. TRỊNH MINH HOÀNG Hà Nội - 2024 2
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan và TS. Trịnh Minh Hoàng. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày 14 tháng 10 năm 2024 Người hướng dẫn khoa học 1 Người hướng dẫn khoa học 2 Nghiên cứu sinh PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan TS. Trịnh Minh Hoàng Trương Đặng Việt Thắng i
LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Cơ khí, Khoa Cơ khí Động lực và Nhóm chuyên môn Ô tô và xe chuyên dụng đã hỗ trợ và tạo điều kiện cho tôi thực hiện luận án của mình. Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn sâu sắc tới các giáo viên hướng dẫn khoa học của tôi, PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan và TS. Trịnh Minh Hoàng, vì sự hướng dẫn tận tâm, kiến thức sâu rộng và sự định hướng nghiên cứu trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các Giảng viên và Cán bộ trong Nhóm chuyên môn Ô tô và Xe chuyên dụng tại Đại học Bách khoa Hà Nội, những người luôn giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi để luận án có thể hoàn thành một cách tốt nhất. Tôi xin được gửi lời cảm ơn tới các chuyên gia và nhà khoa học trong lĩnh vực Cơ khí Động lực và Kỹ thuật ô tô, những người đã chia sẻ những ý kiến quý báu và đóng góp vào sự hoàn thiện của luận án này. Và tôi xin được gửi lời cảm ơn đến Công ty Altair Engineering ASEAN cấp phép cho việc khai thác và sử dụng phần mềm Hyperworks® để thực hiện nghiên cứu này. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn Gia đình - cha mẹ, vợ và con gái - cùng với sự động viên từ đồng nghiệp, bạn bè. Lời cảm ơn sâu sắc nhất tôi muốn dành cho những người đã luôn bên cạnh và hỗ trợ tôi trong suốt hành trình này. Nghiên cứu sinh Trương Đặng Việt Thắng ii
MỤC LỤC MỤC LỤC ........................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................. vi DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................... xi MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................. 4 1.1. Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đối với sản xuất ô tô tải và ô tô chuyên dụng ........................................................................................................................ 4 1.1.1. Thực trạng.......................................................................................... 4 1.1.2. Định hướng phát triển ....................................................................... 4 1.1.3. Thách thức và cơ hội phát triển cho ngành sản xuất rơ moóc và sơ mi rơ moóc tại Việt Nam.......................................................................................... 5 1.1.4. Tình hình sản xuất sơ mi rơ moóc tại Việt Nam ................................ 6 1.2. Khung sơ mi rơ moóc ................................................................................ 8 1.2.1. Cấu tạo ............................................................................................... 8 1.2.2. Chức năng và Nhiệm vụ của khung sơ mi rơ moóc ........................... 9 1.2.3. Phân loại sơ mi rơ moóc .................................................................... 9 1.2.4. Quy trình nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sản xuất SMRM hiện nay .......................................................................................................................... 11 1.2.5. Một số hư hỏng thực tế của khung xe tải nặng, xe chuyên dụng ..... 13 1.2.6. Các hướng nghiên cứu về độ bền khung sơ mi rơ moóc ................. 15 1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước .................................. 19 1.3.1. Tình hình nghiên cứu độ bền khung SMRM trên thế giới................ 19 1.3.2. Tình hình nghiên cứu khung SMRM trong nước ............................. 24 1.3.3. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................ 27 1.3.4. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................... 27 1.3.5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................. 27 1.3.6. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 28 1.3.7. Nội dung của luận án ....................................................................... 28 CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN KHUNG SƠ MI RƠ MOÓC ...................................................................................................................... 30 2.1. Cơ sở lựa chọn phương pháp và công cụ xây dựng mô hình trong HyperWorks .......................................................................................................... 30 2.2. Cơ sở lý thuyết động lực học hệ nhiều vật .............................................. 31 2.2.1. Hệ tọa độ tổng quát ......................................................................... 31 2.2.2. Khớp nối và ràng buộc .................................................................... 32 iii
2.2.3. Động học và động lực học ............................................................... 33 2.3. Cơ sở lý thuyết vật đàn hồi ..................................................................... 34 2.3.1. Lý thuyết cơ bản vật đàn hồi ............................................................ 34 2.3.2. Phân tích dao động riêng ................................................................ 35 2.3.3. Dao động đàn hồi ............................................................................ 36 2.3.4. Các phần tử cơ bản sử dụng trong mô hình MBD........................... 38 2.4. Xây dựng mô hình động lực học hệ nhiều vật của đoàn xe sơ mi rơ moóc .............................................................................................................................. 40 2.4.1. Hệ tọa độ cho mô hình MBD đoàn xe sơ mi rơ moóc ..................... 41 2.4.2. Mô hình các hệ thống treo ............................................................... 42 2.4.3. Mô hình phần tử hữu hạn khung SMRM ......................................... 51 2.4.4. Điều kiện biên, điều kiện tải trọng và ràng buộc ............................ 62 2.5. Mô hình mặt đường................................................................................. 63 2.5.1. Mô hình đường mấp mô hình sin ..................................................... 63 2.5.2. Mô hình mặt đường mấp mô ngẫu nhiên ......................................... 64 Kết luận chương 2 ...................................................................................... 66 CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN KHUNG SMRM ..................... 67 3.1. Phân tích dao động riêng của khung ...................................................... 67 3.2. Đánh giá độ bền khung ở trạng thái tĩnh ............................................... 68 3.2.1. Trường hợp 01 ................................................................................. 69 3.2.2. Trường hợp 02 ................................................................................. 70 3.2.3. Trường hợp 03 ................................................................................. 72 3.3. Đánh giá độ bền mỏi khung SMRM ........................................................ 74 3.3.1. Mặt đường ngẫu nhiên ..................................................................... 74 3.3.2. Lý thuyết bền mỏi ............................................................................. 75 3.3.3. Thuộc tính vật liệu ........................................................................... 79 3.3.4. Tải trọng động tác động lên khung từ mô hình MBD ...................... 81 3.3.5. Ứng suất động của mô hình PTHH của khung ................................ 85 3.3.6. Đoàn xe chạy trên đường CD .......................................................... 87 3.3.7. Đoàn xe chạy trên đường DE .......................................................... 91 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ................................................ 93 4.1. Mục tiêu thí nghiệm ................................................................................ 93 4.2. Đối tượng thí nghiệm .............................................................................. 93 4.3. Các thông số đo ...................................................................................... 94 4.4. Lựa chọn phương pháp và thiết bị đo ..................................................... 95 iv
4.4.1. Cân tải trọng .................................................................................... 96 4.4.2. Cảm biến quang học ........................................................................ 96 4.4.3. Cảm biến đo gia tốc ......................................................................... 96 4.4.4. Cảm biến lá điện trở ........................................................................ 97 4.4.5. Bộ thu thập tín hiệu và xử lý dữ liệu .............................................. 100 4.4.6. Sơ đồ kết nối hệ thống đo............................................................... 101 4.4.7. Chuẩn bị thí nghiệm....................................................................... 103 4.4.8. Quy trình thí nghiệm ...................................................................... 103 4.4.9. Các phương án thí nghiệm............................................................. 106 4.5. Kết quả thí nghiệm ................................................................................ 109 4.5.1. Khảo sát tĩnh .................................................................................. 109 4.5.2. Khảo sát động ................................................................................ 113 CHƯƠNG 5. CẢI TIẾN KẾT CẤU KHUNG SƠ MI RƠ MOÓC .................... 123 5.1. Mục tiêu ................................................................................................ 123 5.2. Các phương pháp cải tiến ..................................................................... 124 5.2.1. Cải tiến vật liệu chế tạo khung ...................................................... 125 5.2.2. Cải tiến kích thước hình học dầm chính (dầm dọc)....................... 125 5.2.3. Phương án khoan lỗ giảm tải ........................................................ 127 5.3. Các phương án cải tiến khảo sát .......................................................... 129 5.3.1. Thay đổi vật liệu chế tạo khung ..................................................... 129 5.3.2. Thay đổi kích thước hình học dầm chính (dầm dọc) ..................... 129 5.3.3. Tạo lỗ giảm tải trên dầm ngang .................................................... 130 5.4. Kết quả đánh giá độ bền khung SMRM sau khi cải tiến....................... 131 5.4.1. Các trường hợp khảo sát ............................................................... 131 5.4.2. Kết quả và đánh giá ....................................................................... 132 KẾT LUẬN ....................................................................................................... 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 142 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ................ 147 v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Danh mục các ký hiệu Ký hiệu Tên gọi Đơn vị u Ứng suất uốn MPa ch Giới hạn chảy MPa Mumax Mô men uốn cực đại Nm Wu Mô men chống uốn Nm max Ứng suất cắt lớn nhất MPa   Ứng suất các phương x, y, z MPa  ϕ Góc xoay Euler quanh trục x θ Góc xoay Euler quanh trục y ψ Góc xoay Euler quanh trục z L Hàm Lagrange để mô tả chuyển động hệ nhiều vật qi, qi Tọa độ và đạo hàm của tọa độ tổng quát theo thời gian j Phần tử Lagrange thứ j của các ràng buộc trong phương trình Lagrange j Phương trình ràng buộc thứ j Fk Ngoại lực lên vật N Vk Thế năng J N Số lượng tọa độ tổng quát M Số lượng phương trình ràng buộc u, uB, uI Bậc tự do, bậc tự do biên, bậc tự do nội IC Biến dạng vật lý của bậc tự do nội dao động ràng buộc IN Biến dạng vật lý của bậc tự do nội trong dao động riêng qC, qN Tọa độ dao động của các dao động ràng buộc và dao động bình thường. q(t) Vectơ biểu diễn độ dịch chuyển Φ Ma trận dao động tự nhiên qm(t) Vectơ tọa độ dao động riêng tại thời điểm t B Ma trận bậc tự do biên I Ma trận bậc tự do giữa các phần tử C Các mode dao động ràng buộc M NN Ma trận đường chéo khối lượng kg Kˆ Ma trận đường chéo độ cứng N/m NN vi
ˆ K Ma trận khối lượng đường chéo mô tả không có kg sự tương tác trực tiếp giữa các dạng dao động x Vector vị trí từ gốc của hệ thống tọa độ cố định đến hệ thống tọa độ cục bộ sp Vị trí của điểm P chưa biến dạng up Biến dạng dịch chuyển của điểm P từ vị trí chưa biến dạng đến vị trí biến dạng p Ma trận dao động chéo tương ứng với các độ tự do dịch chuyển của nút *p Ma trận dao động chéo tương ứng với các độ tự do quay của nút qf Các tọa độ tổng quát của vật tự do G AJ Ma trận chuyển đổi Euler G B A Ma trận chuyển đổi từ hệ thống tọa độ gắn liền vật BCS sang hệ thống tọa độ cố định GCS B AP Ma trận biến đổi tọa độ vật tại nút P J A Ma trận biến đổi vị trí biến dạng G B B Vận tốc góc của vật so với tọa độ cố định rad/s G B B Vận tốc góc của vật so với tọa độ cố định rad/s QT Lực tịnh tiến tổng quát N QR Mô men xoắn tổng quát Nm QF Lực modal tổng quát N TTOT Mô men xoắn tổng hợp Nm FI, TI Lực và mô men xoắn quy đổi từ GCS về BCS N, Nm vật đàn hồi T , p Ma trận lát cắt tương ứng với DOF tịnh tiến và *T quay của nút p Mtt Ma trận khối lượng tịnh tiến kg Mrr Ma trận khối lượng xoay kg Mtr Ma trận khối lượng vừa tịnh tiến và xoay kg Mmm Ma trận khối lượng dao động kg Mtm Ma trận khối lượng tịnh tiến kg Mrm Ma trận khối lượng quay và các chế độ dao động. kg  , , Là tọa độ tổng quát và đạo hàm theo thời gian vật đàn hồi M, M Ma trận khối lượng vật đàn hồi kg M/ Đạo hàm riêng của ma trận khối lượng đối với các tọa độ tổng quát fg Lực trọng trường tổng quát vật đàn hồi N K Ma trận độ cứng tổng quát vật đàn hồi N/m D Hệ số cản tổng quát vật đàn hồi Ns/m vii
 Hệ số Lagange của các ràng buộc Q Ma trận lực tổng quát vật đàn hồi N m1 Khối lượng được treo cầu 1 kg mA1 Khối lượng không được treo cầu 1 kg C1i, Dộ cứng hệ thống treo bên trái và phải cầu 1, N/m i=1, 2 1i Chuyển vị khối lượng không được treo cầu 1 m K1i Hệ số cản hệ thống treo bên trái và phải cầu 1, Ns/m i=1, 2 m23 Khối lượng cầu tương đương 2 và 3 kg mA23 Khối lượng không được treo cầu tương đương 2, kg 3 2, 3 Chuyển vị khối lượng không được treo cầu 2 và m 3 C23 Độ cứng nhíp cân bằng cầu 2 và 3 N/m K23 Hệ số cản hệ thống treo cầu cân bằng 2, 3 Ns/m A23 Góc lắc của cầu tương 2 và 3 độ KL2, KL3 Hệ số cản của lốp kép cầu 2 và 3 Ns/m CL2, CL3 Độ cứng của lốp kép cầu 2 và 3 N/m m45 Khối lượng cầu tương đương 4 và 5 kg mA4, mA5 Khối lượng không được treo cầu 4, cầu 5 kg 40, 5 Chuyển vị khối lượng không được treo cầu 4 và m 5 2b Khoảng cách giữa cầu 4 và 5 m 2c Chiều dài thanh cân bằng m C4, C5 Độ cứng nhíp cân bằng cầu 4 và 5 N/m K4, K5 Hệ số cản hệ thống treo cầu 4 và 5 Ns/m mL4, mL5 Khối lượng bánh xe cầu 4 và 5 kg CL4, CL5 Hệ số cản của lốp kép cầu 4 và 5 N/m KL4, KL5 Độ cứng của lốp kép cầu 4 và 5; Ns/m A45 Góc lắc của thanh cân bằng cầu 4 và 5. độ DxRxC Kích thước chiều dài, chiều rộng và chiều cao m Ai Biên độ hàm điều hòa biên dạng đường ISO m Ωi Tần số góc không gian hàm điều hòa biên dạng rad/m đường ISO φi Pha của hàm điều hòa hàm điều hòa biên dạng rad đường ISO Se Biên độ ứng suất tương đương tiêu chuẩn Geber, MPa Goodman SR Biên độ ứng suất tiêu chuẩn Geber, Goodman MPa Sm Ứng suất trung bình tiêu chuẩn Geber, Goodman MPa viii
Su Ứng suất kéo tiêu chuẩn Geber, Goodman MPa UTS Ứng suất giới hạn kéo MPa SRI1 Hệ số chịu mỏi b1 Hệ số mũ chịu mỏi, thể hiện độ dốc của đường mỏi S-N NC1 Thông số xác định số chu kì giới hạn mỏi của mô hình với vật liệu là thép FL Ứng suất giới hạn bền mỏi MPa E Mô đun đàn hồi của vật liệu N/m² rXY Hệ số tương quan Pearson H, B, t, Iều cao thân dầm chiều rộng mặt bích, chiều dày m h mặt bích và chiều dày thân dầm chữ I 𝑆𝑥 Mô đun tiết diện m2 ix
Danh mục chữ viết tắt Ký hiệu Giải Nghĩa BCS Hệ tọa độ gắn với vật (Body Coordinate System) CAE Computer-Aided Engineering Tổ hợp dao động riêng thành phần (Component CMS Mode Synthesis) DAEs Các phương trình vi phân đại số DN Doanh nghiệp DOF Bậc tự do ĐLH Động lực học ĐX Đoàn xe ĐXSMRM Đoàn xe sơ mi rơ moóc FEM Mô hình phần tử hữu hạn GCS Hệ tọa độ cố định HOT Các hạng tử bậc cao (Higher Order Terms) HSS Thép cường độ cao KL Khối lượng LPRF Tọa độ gắn liền MS Mid-surface MBD Mô hình động lực học hệ nhiều vật NC&PT Nghiên cứu và phát triển ODE Phương trình vi phân PACT Phương án cải tiến PTHH Phần tử hữu hạn PTPTHH Phân tích phần tử hữu hạn RCS Hệ tọa độ tham chiếu cố định SF Hệ số an toàn SMRM Sơ mi rơ moóc TH Trường hợp XĐK Xe đầu kéo x
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. 1 Số lượng SMRM lưu hành tại Việt nam (theo Thống kê Cục đăng kiểm) .. 7 Bảng 1. 2 Kết quả so sánh ứng suất giữa mô hình FEM 3D và 2D ......................... 20 Bảng 2. 1 Các thông số cơ bản khung SMRM 40 feeet, 2 trục. ................................ 52 Bảng 2. 2 Các tiêu chuẩn chất lượng lưới của mô hình PTHH ............................... 58 Bảng 2. 3 Chất lượng lưới mô hình khung SMRM ................................................... 58 Bảng 2. 4 Thông số kỹ thuật vật liệu khung xe - Q345B .......................................... 58 Bảng 2. 5 Tổng hợp các phần tử cơ bản và thông số sử dụng trong mô hình kết hợp MBD-FEM ................................................................................................................ 60 Bảng 2. 6 Thông số của các cấp đường theo tiêu chuẩn ISO 8608 ......................... 65 Bảng 3. 1 Các trường hợp khảo sát tĩnh .................................................................. 69 Bảng 3. 2 Tổng hợp kết quả các trường hợp khảo sát tĩnh ...................................... 74 Bảng 3. 3 Thông số vật liệu thép Q345B .................................................................. 79 Bảng 3. 4 Ước lượng các hệ số xây dựng đường mỏi của vật liệu theo [71] .......... 81 Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật đối tượng thí nghiệm ................................................... 94 Bảng 4. 2 Thông số kỹ thuật cảm biến đo biến dạng.............................................. 100 Bảng 4. 3 Thông số đo được kích thước, trọng lượng phân bố lên các cầu ĐX trong các điều kiện tải khác nhau. ................................................................................... 110 Bảng 4. 4 Tọa độ trọng tâm của ĐX trong các điều kiện tải khác nhau ............... 110 Bảng 4. 5 Xác định lại thông số độ cứng cầu số 4 ................................................. 110 Bảng 4. 6 Xác định lại thông số độ cứng cầu số 5 ................................................ 111 Bảng 4. 7 Ứng suất tại 6 vị trí trên khung xe chịu tải trọng cọc bê tông, toàn bộ bánh xe XĐK-SMRM trên mặt đường bằng phẳng. ........................................................ 112 Bảng 4. 8 Ứng suất tại 12 vị trí trên khung xe chịu tải trọng cọc bê tông, bánh xe bên phải cầu sau cùng SMRM và bánh xe bên trái cầu sau cùng XĐK trên mấp mô cao 65 mm. .................................................................................................................... 112 Bảng 4. 9 Bảng sai số cực trị chuyển vị khối lượng được treo cầu số 4 và cầu số 5 ĐX đi qua 2 dãy mấp mô. ....................................................................................... 114 Bảng 4. 10 Bảng sai số cực trị chuyển vị khối lượng được treo cầu số 4 và cầu số 5 ĐX đi qua 1 dãy mấp mô. ....................................................................................... 116 Bảng 4. 11 Hệ số tương quan của ứng suất tại các vị trí đo giữa thí nghiệm và mô phỏng ...................................................................................................................... 121 Bảng 5. 1 Thông số vật liệu thép phổ biến trên dầm chính khung xe tải ............... 125 Bảng 5. 2 Thông số vật liệu thép phổ biến trên dầm chính khung xe tải ............... 129 Bảng 5. 3 Thông số kích thước dầm cải tiến .......................................................... 129 Bảng 5. 4 Tổng hợp các phương án thiết kế cải tiến khung SMRM ....................... 130 Bảng 5. 5 Kết quả khảo sát 4 phương án cải tiến đề xuất ...................................... 133 Bảng 5. 6 Độ bền mỏi các phương án cải tiến khung SMRM ................................ 138 xi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1. 1 Kết cấu chung khung sơ mi rơ moóc .......................................................... 8 Hình 1. 2 Sơ mi rơ moóc sàn ...................................................................................... 9 Hình 1. 3 Sơ mi rơ moóc xương .............................................................................. 10 Hình 1. 4 Sơ mi rơ moóc cổ cò ................................................................................ 10 Hình 1. 5 Sơ mi rơ moóc ben ................................................................................... 10 Hình 1. 6 Sơ mi rơ moóc bồn.................................................................................... 10 Hình 1. 7 Sơ mi rơ moóc chở xe, máy chuyên dùng ................................................. 11 Hình 1. 8 Tính mô men uốn dầm dọc........................................................................ 12 Hình 1. 9 Tính mô men uốn dầm ngang ................................................................... 12 Hình 1. 10 Khung SMRM bị gãy do phá hủy kết cấu ............................................... 13 Hình 1. 11 Một vài vị trí nứt khung tại vị trí liên kết dầm phụ, dầm ngang với dầm chính trong thực tế. ................................................................................................... 14 Hình 1. 12 Khung xe tải nứt quanh khu vực liên kết với các hệ thống treo ............. 14 Hình 1. 13 Khung xe nứt quanh khu vực liên kết giữa dầm phụ, dầm ngang và dầm dọc ............................................................................................................................ 15 Hình 1. 14 Sơ đồ tính toán xoắn kết cấu khung xe ................................................... 16 Hình 1. 15 Mô hình phân tích phần tử hữu hạn khung SMRM ................................ 17 Hình 1. 16 So sánh các phương pháp đánh giá độ bền bằng ứng suất tương đương .................................................................................................................................. 18 Hình 1. 17 Thử nghiệm mỏi khung mẩu dầm dọc khung SMRM.............................. 18 Hình 1. 18 Kết quả ứng suất của khung và tại mỏ nhíp ........................................... 19 Hình 1. 19 Kết quả khảo sát vị trí có ứng suất và độ võng lớn nhất trên khung ..... 20 Hình 1. 20 Ứng suất tương đương theo chiều dày dầm của khung .......................... 21 Hình 1. 21 So sánh ứng suất và biến dạng trước và sau gia cường khung .............. 21 Hình 1. 22 Phân bố ứng suất, chuyển vị khung với vật liệu AISI 4130 .................... 22 Hình 1. 23 Mô hình MBD tổ hợp đầu kéo – SMRM trong Hyperworks ................... 22 Hình 1. 24 Mô hình MBD ĐXSMRM và kết quả kiểm chứng mô hình ............. Error! Bookmark not defined. Hình 1. 25 Kiểm chứng mô hình FE và kết quả thí nghiệm đường cong mỏi .......... 24 Hình 1. 26 Sơ đồ trình tự và nội dung nghiên cứu của luận án28 Hình 2. 1 Chuỗi xoay góc Euler của hệ tọa độ cục bộ so với hệ tọa độ tổng thể. .............................. 32 Hình 2. 2 Bảng nhập thông số của một Body .......................................................... 38 Hình 2. 3 Bảng nhập thông số của Joint .................................................................. 39 Hình 2. 4 Bảng nhập thông số của Contact ............................................................. 39 Hình 2. 5 Bảng nhập thông số Contact .................................................................... 39 Hình 2. 6 Bảng nhập thông số của Spring - Damper ............................................... 39 Hình 2. 7 Bảng nhập thông số của Bushing ............................................................. 40 Hình 2. 8 Bảng nhập thông số của Motion ............................................................... 40 Hình 2. 9 Đối tượng nghiên cứu ĐXMRM 5 trục trong thực tế .............................. 41 Hình 2. 10 Mô hình ĐXMRM 5 trục cùng các hệ tọa độ của các phần khối lượng được treo trong môi trường MotionView ................................................................. 41 xii
Hình 2. 11 Mô hình các điểm liên kết giữa các HTT và khung XĐK ....................... 43 Hình 2. 12 Mô hình liên kết giữa các vật trong hệ thống treo cầu trước (cầu số 1) XĐK .......................................................................................................................... 44 Hình 2. 13 Mô hình các vật và khâu khớp cầu số 1 ................................................ 44 Hình 2. 14 Mô hình vật lý ảo cầu số 1 của XĐK trong MotionView ....................... 45 Hình 2. 15 Sơ đồ lực và mômen của hệ thống treo sau xe đầu kéo .......................... 45 Hình 2. 16 Mô hình liên kết giữa các vật trong hệ thống treo cân bằng cầu 2-3 XĐK .................................................................................................................................. 46 Hình 2. 17 Mô hình các vật và khâu khớp cầu số 2 và 3.......................................... 47 Hình 2. 18 Mô hình vật lý ảo cầu số 2 và 3 của XĐK trong MotionView................ 47 Hình 2. 19 Sơ đồ liên kết động lực học hệ thống treo cân bằng sử dụng cho SMRM[41] .................................................................................................................................. 48 Hình 2. 20 Sơ đồ hệ thống treo cân bằng liên động ................................................. 48 Hình 2. 21 Mô hình liên kết giữa các vật trong hệ thống treo cầu 4 SMRM ........... 49 Hình 2. 22 Mô hình liên kết giữa các vật trong hệ thống treo cầu 4 SMRM ........... 49 Hình 2. 23 Mô hình các vật và khâu khớp cầu số 4 và 5.......................................... 50 Hình 2. 24 Mô hình vật lý ảo cầu số 4 và 5 của SMRM trong MotionView ............ 50 Hình 2. 25 Mô tả liên kết giữa mâm xoay và chốt kéo ............................................. 51 Hình 2. 26 Mâm xoay xe đầu kéo ............................................................................. 51 Hình 2. 27 Mô hình mâm xoay và các lực liên kết trong MBD ................................ 51 Hình 2. 28 Mô hình 3D khung SMRM 40 feet, 2trục................................................ 53 Hình 2. 29 Phương pháp mô phỏng mối hàn đường với CQUAD4 ......................... 55 Hình 2. 30 Chia lưới khu vực đầu khung ................................................................. 55 Hình 2. 31 Lưới khu vực giữa khung ........................................................................ 56 Hình 2. 32 Lưới khu vực đuôi khung ........................................................................ 56 Hình 2. 33 Chùm RBE2 khu vực mâm xoay ............................................................. 56 Hình 2. 34 Phần tử RBE3 mô tả phân bố lực tác động lên SMRM .......................... 57 Hình 2. 35 Phần tử CROD mô tả dầm ngang........................................................... 57 Hình 2. 36 Mô hình PTHH khung SMRM ................................................................ 57 Hình 2. 37 Mô hình khung SRMR đàn hồi với các phần tử liên kết với mô hình MBD .................................................................................................................................. 60 Hình 2. 38 Mô hình kết hợp MBD-FEM của khung SMRM đàn hồi và XĐK .......... 60 Hình 2. 39 Các nút liên kết giữa mô hình MBD và khung SMRM đàn hồi .............. 62 Hình 2. 40 Biên dạng mấp mô hình sin .................................................................... 63 Hình 2. 41 Cấu tạo thực tế mấp mô (a) và kích thước hình học mấp mô hình sin (b) .................................................................................................................................. 64 Hình 2. 42 Hàm bảng mấp mô đơn hình sin (a) và mấp mô mặt đường trong môi trường mô phỏng MotionView (b). ........................................................................... 64 Hình 3. 1 Các dạng dao động riêng mô hình PTHH của khung .............................. 68 Hình 3. 2 Mô tả TH 01 chịu tải tĩnh của khung SMRM, trên đường phẳng............. 69 Hình 3. 3 Chuyển vị khung SMRM theo TH 01 ........................................................ 69 Hình 3. 4 Phổ ứng suất khung SMRM theo TH 01 ................................................... 70 Hình 3. 5 Phổ biến dạng khung SMRM theo TH 01 ................................................. 70 Hình 3. 6 XĐK trên đường bằng phẳng, các bánh xe bên phải cầu 4 và 5 của SMRM trên mấp mô cao 20 cm (TH 02) ............................................................................... 71 Hình 3. 7 Chuyển vị khung SMRM theo TH 02 ........................................................ 71 xiii
Hình 3. 8 Phổ ứng suất khung SMRM theo TH 02 ................................................... 71 Hình 3. 9 Phổ biến dạng khung SMRM theo TH 02 ................................................. 72 Hình 3. 10 XĐK trên đường bằng phẳng, các bánh xe bên phải cầu 4 và 5 của SMRM trên mấp mô cao 30 cm (TH 03) ............................................................................... 72 Hình 3. 11 Chuyển vị khung SMRM theo TH 03 ...................................................... 72 Hình 3. 12 Phổ ứng suất khung SMRM theo TH 03 ................................................. 73 Hình 3. 13 Phổ biến dạng khung SMRM theo TH 03 ............................................... 73 Hình 3. 14 Mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO 8608....................................... 75 Hình 3. 15 Đường cong mỏi S-N thực nghiệm của vật liệu ..................................... 77 Hình 3. 16 Hệ tọa độ Haigh biểu diễn Đường mỏi tiêu chuẩn Gerber và Goodman .................................................................................................................................. 78 Hình 3. 17: Đường cong mỏi vật liệu Q345B ước tính trong HyperLife ................. 80 Hình 3. 18 Đường cong mỏi vật liệu Q345B tương đương theo thực nghiệm ........ 80 Hình 3. 19 Mẫu đường mỏi dạng 1 gấp khúc được sử dụng .................................... 81 Hình 3. 20 Các phản lực Fz trích xuất từ mô hình MBD ......................................... 82 Hình 3. 21 Tải trọng động thẳng đứng tác động lên khung tại vị trí chốt kéo Fz2, cầu 4 Fz_4 và cầu 5 Fz_5 và thanh cân bằng Fz45i trên đường mấp mô đơn hình sin với vận tốc 20 km/h................................................................................................................ 82 Hình 3. 22 Tải trọng động thẳng đứng tác động lên khung tại vị trí chốt chốt kéo Fz2, cầu 4 Fz_4 và cầu 5 Fz_5 và thanh cân bằng Fz45i trên đường mấp mô đơn hình sin với vận tốc 40 km/h ......................................................................................................... 83 Hình 3. 23 Tải trọng động thẳng đứng tác động lên khung tại vị trí chốt kéo Fz2, cầu 4 Fz_4 và cầu 5 Fz_5 và thanh cân bằng Fz45i trên đường CD với vận tốc 60 km/h. .. 83 Hình 3. 24 Tải trọng động thẳng đứng tác động lên khung tại vị trí chốt kéo chốt kéo Fz2, cầu 4 Fz_4 và cầu 5 Fz_5 và thanh cân bằng Fz45i trên đường mấp mô hình ngẫu nhiên loại CD với vận tốc 80 km/h ........................................................................... 83 Hình 3. 25 Tải trọng động thẳng đứng tác động lên khung tại vị trí chốt kéo chốt kéo Fz2, cầu 4 Fz_4 và cầu 5 Fz_5 và thanh cân bằng Fz45i trên đường mấp mô hình ngẫu nhiên loại C-D với vận tốc 100 km/h........................................................................ 84 Hình 3. 26 Tải trọng động thẳng đứng tác động lên khung tại vị trí chốt chốt kéo Fz2, cầu 4 Fz_4 và cầu 5 Fz_5 và thanh cân bằng Fz45i trên đường mấp mô hình ngẫu nhiên loại D-E với vận tốc 40 km/h .................................................................................... 84 Hình 3. 27 Tải trọng động thẳng đứng tác động lên khung tại vị trí chốt kéo chốt kéo Fz2, cầu 4 Fz_4 và cầu 5 Fz_5 và thanh cân bằng Fz45i trên đường mấp mô hình ngẫu nhiên loại D-E với vận tốc 60 km/h .......................................................................... 84 Hình 3. 28 Ứng suất động tại các vị trí trên bề mặt và thân của 2 dầm dọc, đường C-D, 60 km/h. .......................................................................................................................... 85 Hình 3. 29 Ứng suất động tại các vị trí trên bề mặt và thân của 2 dầm dọc, đường CD, 80 km/h. .......................................................................................................................... 86 Hình 3. 30 Ứng suất động tại các vị trí trên bề mặt và thân của 2 dầm dọc, đường CD, 100 km/h. .......................................................................................................................... 86 Hình 3. 31 Ứng suất động tại các vị trí trên bề mặt và thân của 2 dầm dọc, đường DE, 40 km/h ........................................................................................................................... 86 Hình 3. 32 Ứng suất động tại phần tử có ứng suất lớn nhất trong kết cấu khung (261150), đường D-E, 40 km/h ................................................................................. 87 xiv
Hình 3. 33 Chuyển vị khung khi di chuyển trên đường mấp mô (C), vận tốc 60 km/h .................................................................................................................................. 87 Hình 3. 34 Phổ ứng suất khung khi di chuyển trên đường mấp mô (C), vận tốc 60 km/h .......................................................................................................................... 88 Hình 3. 35 Số chu kỳ mỏi trên khung sát xi khi chuyển động trên đường CD, 60 km/h .................................................................................................................................. 88 Hình 3. 36 Số chu kỳ mỏi trên khung sát xi khi chuyển động trên đường CD, 80 km/h .................................................................................................................................. 88 Hình 3. 37 Phổ chu kỳ trên khung SMRM trên đường CD, vận tốc 100 km/h ......... 89 Hình 3. 38 Vùng mỏi trong kết cấu khung SMRM trên đường CD, vận tốc 100 km/h .................................................................................................................................. 89 Hình 3. 39 Phổ ứng suất phân bố trên khung SMRM, đường CD, vận tốc 100 km/h .................................................................................................................................. 90 Hình 3. 40 Biểu đồ Rainflow ứng suất-chu kỳ của khung SMRM, đường CD, vận tốc 100 km/h ................................................................................................................... 90 Hình 3. 41 Phổ chu kỳ trên khung SMRM trên đường CD, vận tốc 100 km/h ......... 91 Hình 3. 42 Vùng mỏi trong kết cấu khung SMRM trên đường DE vận tốc 40 km/h 92 Hình 4. 1 Đoàn xe SMRM thí nghiệm...................................................................... 94 Hình 4. 2 Cân Xe tải di động .................................................................................... 96 Hình 4. 3 Cảm biến đo chuyển vị HF-750C và thông số kỹ thuật ............................ 96 Hình 4. 4 Cảm biến đo vận tốc dài và gia tốc thẳng đứng S-motion ....................... 97 Hình 4. 5 Cảm biến đo biến dạng ............................................................................. 97 Hình 4. 6 Sơ đồ mạch cầu Wheatstone ..................................................................... 99 Hình 4. 7 Cảm biến biến dạng dán trên vật đo chịu uốn ......................................... 99 Hình 4. 8 Bộ xử lý tín hiệu DEWEsoft .................................................................... 100 Hình 4. 9 Sơ đồ kết nối giữa các thành phần của hệ thống đo biến dạng và ĐLH 101 Hình 4. 10 Sơ đồ lắp cảm biến lá điện trở loại 1 phương ...................................... 102 Hình 4. 11 Sơ đồ lắp cảm biến lá điện trở loại 3 phương (triaxle strain gage) .... 102 Hình 4. 12 Sơ đồ lắp cảm biến gia tốc (tại A) và chuyển vị (tại B1, B2, B3)......... 102 Hình 4. 13: Cảm biến được dán và cố định trên khung xe ..................................... 104 Hình 4. 14 Giao diện thiết lập mạch cầu................................................................ 105 Hình 4. 15 Thiết lập mạch đo và hiệu chuẩn tín hiệu ............................................ 106 Hình 4. 16 Bố trí tải lên khung SMRM Thí nghiệm 1 ............................................. 107 Hình 4. 17 Bố trí tải bê tông lên khung SMRM Thí nghiệm 2 ................................ 107 Hình 4. 18 Đặt container lên khung SMRM .......................................................... 108 Hình 4. 19 Đường thí nghiệm ................................................................................. 108 Hình 4. 20 ĐX chạy qua mấp mô hình sin ở hai dãy bánh xe ................................ 109 Hình 4. 21 ĐX chạy qua mấp mô hình sin một dãy bánh xe .................................. 109 Hình 4. 22 Tọa độ trọng tâm SMRM khi được nối với XĐK .................................. 110 Hình 4. 23 Điều kiện mô phỏng kiểm chứng 1 ....................................................... 111 Hình 4. 24 Điều kiện mô phỏng kiểm chứng 2 ....................................................... 111 Hình 4. 25 Mấp mô hình sin ở hai dãy bánh xe ..................................................... 113 Hình 4. 26 Chuyển vị khối lượng được treo cầu số 4 và cầu số 5 ĐX đi qua 1 dãy mấp mô, 20 km/h............................................................................................................. 114 Hình 4. 27 Chuyển vị khối lượng được treo cầu số 4 và cầu số 5 ĐX đi qua 1 dãy mấp mô, 30 km/h............................................................................................................. 114 xv
Hình 4. 28 Chuyển vị khối lượng được treo cầu số 4 và cầu số 5 ĐX đi qua 1 dãy mấp mô, 40 km/h............................................................................................................. 114 Hình 4. 29 Gia tốc thẳng đứng tại tọa độ trọng tâm ĐX (A) đi qua 2 dãy mấp mô, 40 km/h ........................................................................................................................ 115 Hình 4. 30 Mấp mô 1 bên dãy bánh ...................................................................... 116 Hình 4. 29 Chuyển vị khối lượng được treo cầu số 4 và cầu số 5 ĐX đi qua 1 dãy mấp mô, 30 km/h............................................................................................................. 116 Hình 4. 30 Chuyển vị khối lượng được treo cầu số 4 và cầu số 5 ĐX đi qua 1 dãy mấp mô, 40 km/h............................................................................................................. 116 Hình 4. 31 Gia tốc thẳng đứng tại tọa độ trọng tâm ĐX (A) đi qua 1 dãy mấp mô, 40 km/h ........................................................................................................................ 117 Hình 4. 32 Ứng suất tại các điểm đo 2, 3, 10, 11 (40km/h) ................................... 118 Hình 4. 33 Ứng suất tại các điểm đo 2, 3, 10, 11 (20km/h) ................................... 118 Hình 4. 34 Ứng suất tại các điểm đo 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15 (40km/h) ............... 119 Hình 4. 35 Ứng suất tại các điểm đo 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15 (20km/h) ............... 120 Hình 5. 1 Thông số hình học mặt cắt ngang dầm chính (dầm dọc) ....................... 126 Hình 5. 2 Các lỗ giảm tải trên khung xe hãng Fiat Chrysler ................................. 127 Hình 5. 3 Phương án tạo 3 lỗ giảm tải trên tất cả các dầm ngang ........................ 130 Hình 5. 4 Kết cẩu tổng thể ĐXSMRM trước và sau cải tiến ................................. 131 Hình 5. 5 Phân bố ứng suất trên các thanh ngang chính khung SMRM nguyên bản ................................................................................................................................ 132 Hình 5. 6 Phân bố ứng suất khung SMRM ở các phương án cải tiến khi chịu xoắn ................................................................................................................................ 133 Hình 5. 6 Độ võng và ứng suất khung SMRM nguyên mẫu (PA1) ở trường hợp khảo sát T.1 ......................................................................... Error! Bookmark not defined. Hình 5. 8 Phân bố ứng suất trên các thanh ngang sau sau khi khoét lỗ ................ 133 Hình 5. 9 Phổ chu kỳ mỏi PACT 1, đường CD, vận tốc 100 km/h ......................... 135 Hình 5. 10 Phổ chu kỳ mỏi PACT 1, đường DE vận tốc 40 km/h .......................... 135 Hình 5. 11 Phổ chu kỳ mỏi PACT 2, đường CD vận tốc 100 km/h ........................ 136 Hình 5. 12 Phổ chu kỳ mỏi PACT 2, đường DE vận tốc 40 km/h .......................... 136 Hình 5. 13 Phổ chu kỳ vùng mỏi PACT 3a, đường CD vận tốc 100 km/h ............. 137 Hình 5. 14 Phổ chu kỳ vùng mỏi PACT 3a, đường DE vận tốc 40 km/h ............... 137 Hình 5. 15 Phổ chu kỳ vùng mỏi PACT 3a, đường CD vận tốc 100 km/h ............. 138 Hình 5. 16 Phổ chu kỳ vùng mỏi PACT 3b, đường DE vận tốc 40 km/h ............... 138 xvi
MỞ ĐẦU Vận chuyển hàng hóa bằng đường bộ ở Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế và chiếm tỷ trọng lớn trong ngành vận tải. Các doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu xe tải, xe chuyên dụng ngày càng nhiều. Để vận chuyển hiệu quả, nhu cầu sử dụng sơ mi rơ moóc (SMRM) ngày càng tăng, đặc biệt với sự phát triển của dịch vụ logistics. SMRM linh hoạt trong vận tải nhờ khả năng ghép nối và tháo rời nhanh chóng với xe đầu kéo (XĐK), cho phép hoạt động liên tục với nhiều XĐK khác nhau. Tuy nhiên, việc khai thác SMRM với tần suất cao ảnh hưởng đến tuổi thọ và độ bền mỏi của khung xe. Khung SMRM cần đáp ứng các yêu cầu khắt khe về độ bền, độ cứng vững và độ bền mỏi cao để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho việc vận chuyển hàng hóa nặng trong hành trình dài và liên tục. Đề tài “Nghiên cứu khảo sát đánh giá độ bền khung sơ mi rơ moóc sản xuất tại Việt Nam” với mục tiêu tìm hiểu sâu hơn về phương pháp đánh giá độ bền khung xe các loại xe vận tải hàng hóa siêu trường siêu trọng nói chung, khung SMRM nói riêng nhằm khảo sát các điều kiện hoạt động gây ảnh hưởng đến độ bền khung, tìm ra các vùng làm việc nguy hiểm thường xuyên có thể gây ra hỏng do mỏi. Từ đó có thể xây dựng được phương pháp đánh giá độ bền khung SMRM trong quá trình thiết kế sản xuất, cũng như đề xuất phương án cải thiện kết cấu, tăng độ bền và tuổi thọ cho khung. Với sự phát triển nhanh chóng công cụ máy tính, các công cụ mô phỏng tích hợp các mô đun phân tích khác nhau vào một nền tảng như ANSYS, Siemens Amesim, HyperWorks mang lại kết quả chính xác hơn và hiệu quả hơn trong mô phỏng môi trường đa vật lý. Các công cụ này không chỉ cho phép mô phỏng cấu trúc và vật liệu một cách chi tiết, mà còn có thể tích hợp các yếu tố về động lực học, giúp đánh giá chính xác hơn về tình trạng mỏi mặt của các bộ phận trong các điều kiện vận hành thực tế. Đối với khung SMRM, việc xác định chính xác thời điểm xuất hiện các hiện tượng hỏng hóc do mỏi trong thực tế là một thách thức lớn, do ảnh hưởng của nhiều yếu tố phức tạp nên việc nghiên cứu và đánh giá độ bền của khung SMRM thông qua môi trường mô phỏng tích hợp trở nên cấp thiết. Đặc biệt, sự kết hợp giữa mô hình phần tử hữu hạn và mô hình động lực học hệ nhiều vật của tổ hợp XĐK và SMRM giúp việc mô phỏng chuyển động và mô tả tương tác giữa các bộ phận trong tổ hợp ĐXSMRM một cách trực quan và đồng bộ về mặt thời gian. Phương pháp mô phỏng kết hợp mô hình phần tử hữu hạn (PPPTHH) và mô hình hệ nhiều vật (MBD) cho phép đánh giá độ bền của khung SMRM thông qua mô phỏng biến dạng và ứng suất trong các bộ phận cấu thành khung sinh ra khi xe chuyển động và tương tác giữa các bộ phận trong tổ hợp xe đầu kéo và SMRM. Mục tiêu của luận án là xây dựng phương pháp khảo sát đánh giá độ bền, tuổi thọ và cải tiến kết cấu khung SMRM sản xuất trong nước, phù hợp với điều kiện sản xuất của các đơn vị sản xuất tại Việt Nam. Phương pháp này có thể áp dụng cho xe tải nặng và xe chuyên dụng, góp phần nâng cao tỉ lệ nội địa hóa, thúc đẩy nghiên cứu và phát triển hiện đại trong ngành công nghiệp ô tô Việt Nam. Đối tượng nghiên cứu cụ thể của đề tài là khung sơ mi rơ moóc dùng chở container loại hai trục có chiều dài 40 feet sản xuất chế tạo trong nước. Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận án là kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm. Các nội dung nghiên cứu lý thuyết bao gồm: xây dựng mô hình kết hợp bao gồm mô hình động lực học hệ nhiều vật (MBD) của đoàn xe sơ mi 1
rơ moóc (SMRM) và mô hình phần tử hữu hạn (FEM) khung SMRM; mô hình phân tích và trích xuất các tải trọng tác dụng lên khung để thực hiện khảo sát và đánh giá độ bền và độ bền mỏi toàn bộ cấu trúc khung SMRM đàn hồi theo phương pháp phân tích PHTT. Dựa vào kết quả đánh giá, các giải pháp cải tiến kết cấu khung xe được đề xuất phù hợp tình hình thực tế. Nội dung nghiên cứu thực nghiệm bao gồm xây dựng hệ thống thí nghiệm và thực hiện thí nghiệm kiểm chứng mô hình động lực học ĐXSMRM và mô hình PTHH khung đã xây dựng thông qua việc đo gia tốc, chuyển vị theo phương thẳng đứng, vận tốc dài của đoàn xe và đo ứng suất trên khung SMRM. Nghiên cứu độ bền mỏi trong các bộ phận cơ khí nói chung và các kết cấu phức hợp như khung SMRM là một vấn đề phức tạp, thời điểm xuất hiện các hiện tượng hỏng do mỏi rất khó để xác định được chính xác. Do đó, trong điều kiện giới hạn về thiết bị và thời gian cho phép, nghiên cứu bằng mô phỏng trên máy tính có sử dụng các công cụ phần mềm CAE là một giải pháp hiệu quả hiện nay. Tuy vậy, nghiên cứu của luận án chỉ giới hạn đánh giá độ bền của khung SMRM trong một số điều kiện vận hành khi đoàn SMRM di chuyển trên đường mấp mô theo tiêu chuẩn ISO. Ngoài ra, các thử nghiệm thực hiện đánh giá tính chính xác của các mô hình mô phỏng mới chỉ xác định một số thông số đo và còn giới hạn về số điểm đo trên toàn khung. Nội dung của luận án được bố cục trong 5 chương: Chương 1 trình bày các nội dung tổng quan về vấn đề nghiên cứu, đặc điểm kết cấu khung SMRM nói chung và khung SMRM sản xuất tại Việt Nam nói riêng, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến độ bền khung để xác lập mục tiêu, phương pháp nghiên cứu. Chương 2 là các nội dung cụ thể trong cơ sở lý thuyết và xây dựng mô hình đánh giá độ bền khung SMRM sử dụng phần mềm chuyên dụng. Chương 3 trình bày các kết quả nghiên cứu khảo sát đánh giá độ bền của một mẫu khung SMRM sản xuất trong nước trong một số trạng thái vận hành chịu tải trọng thẳng đứng đặc trưng khi xe đi trên đường mấp mô. Chương 4 là nội dung nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng và đánh giá độ tin cậy của mô hình mô phỏng. Chương 5 sẽ đề xuất một số phương án nghiên cứu cải tiến thiết kế để nâng cao độ bền khung SMRM. Những kết quả mới của luận án: - Luận án đã xây dựng mô hình kết hợp, bao gồm mô hình động lực học ĐXSMRM và mô hình phần tử hữu hạn kết cấu khung SMRM. Mô hình động lực học ĐXSMRM cho phép mô tả đầy đủ các hệ thống treo của xe đầu kéo, các trục sau của SMRM, khớp nối giữa xe đầu kéo và SMRM. Mô hình kết hợp mô hình MBD và FEM mô tả chính xác điều kiện liên kết, ràng buộc giữa khung xe và các bộ phận tạo ra các tải trọng động nhằm phản ánh đúng các tương tác giữa xe và mặt đường. Các tải trọng tĩnh và động gồm các lực và mô men từ mô hình MBD tác động trực tiếp lên mô hình FEM khung SMRM đàn hồi đồng bộ về mặt thời gian cho phép đánh giá độ bền và độ bền mỏi khung SMRM một cách toàn diện. Mô hình mô tả gần như phản ánh đúng thực tế tương tác giữa mô hình động lực học của toàn bộ ĐX và mô hình khung SMRM - Luận án đã thiết lập hệ thống thí nghiệm đo các thông số động lực học ĐXSMRM phương thẳng đo đứng ứng suất trên khung theo trạng thái chuyển động của xe trên đường. Thiết bị thí nghiệm thực hiện đo các thông số đồng bộ theo thời gian thực, cho phép đánh giá độ tin cậy của mô hình mô phỏng. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án: 2