Ứng dụng phần mềm Hyperworks tối ưu hóa thân xe buýt Thaco City B60

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Ứng dụng phần mềm Hyperworks tối ưu hóa thân xe buýt Thaco City B60 trình bày quy trình thiết kế ứng dụng CAE vào tối ưu hóa, phân tích độ bền kết cấu trong các trường hợp chịu tải thông thường của ô tô buýt để thực hiện thiết kế mới thân xe buýt Thaco City B60.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng phần mềm Hyperworks tối ưu hóa thân xe buýt Thaco City B60

18 Phan Minh Đức, Lê Công Tín ỨNG DỤNG PHẦN MỀM HYPERWORKS TỐI ƯU HÓA THÂN XE BUÝT THACO CITY B60 AN APPLICATION OF HYPERWORKS SOFTWARE TO OPTIMIZATION OF THACO CITY B60 BUS FRAME STRUCTURE Phan Minh Đức1, Lê Công Tín2 1 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng; pmduc@dut.udn.vn 2 Công ty TNHH MTV sản xuất và lắp ráp ô tô Tải Chu Lai, Trường Hải (THACO); lecongtin@thaco.com.vn Tóm tắt - Bài báo này trình bày quy trình thiết kế ứng dụng CAE vào Abstract - This paper presents the procedure of designing CAE tối ưu hóa, phân tích độ bền kết cấu trong các trường hợp chịu tải applications to optimization and structural durability analysis in the thông thường của ô tô buýt để thực hiện thiết kế mới thân xe buýt normal load cases of buses to implement the new design of Thaco Thaco City B60. Phần mềm HyperWorks đã được sử dụng để mô City B60 bus body. HyperWorks software has been used to simulate phỏng độ bền và chuyển vị kết cấu thân xe, với phương pháp bù body construction durability and displacement, with inertial quán tính, 8 chế độ tải trọng khi ô tô chở số người định mức compensation, 8 load modes when carrying a rated number of 60 (60 người). Kết cấu thân xe được tối ưu trên quan điểm giảm khối people. The body structure is optimized from the point of view of lượng, với các điều kiện ràng buộc về vật liệu sử dụng và thực tế volume reduction, with the conditions of the materials used and the công nghệ hiện nay của THACO. Công cụ mô phỏng giúp rút ngắn current technology of THACO. Simulation tools help shorten the quá trình thiết kế, tối ưu quá trình thiết kế và sản xuất sản phẩm. Kết design process, optimize the process of designing and manufacturing quả mô phỏng giúp giảm chi phí thử nghiệm của nhà máy và giảm the products. Simulation results help reduce testing costs and reduce tiềm ẩn khiếm khuyết của sản phẩm; khẳng định độ tin cậy của sản potential product defects; confirm the reliability of the product; phẩm; góp phần giảm giá thành sản phẩm và cải thiện môi trường. contributing to reducing product costs and improving the environment. Từ khóa - Quy trình thiết kế sản phẩm ứng dụng CAE; tối ưu hóa Key words - CAE application design process; optimize bus frames; thân xe buýt; độ bền thân xe buýt; phần mềm HyperWorks bus frame durability; HyperWorks software 1. Đặt vấn đề độ bền. Ứng dụng phần mềm HyperWorks tối ưu hóa hình Nâng cao chất lượng vận tải hành khách bằng ô tô có sức dáng, khối lượng và phân tích bền thân xe buýt Thaco City chở lớn theo hướng tiện nghi, an toàn và giảm lượng tiêu hao B60 trong các trường hợp chịu tải thông thường. nhiên liệu, giảm thải ô nhiễm môi trường [1] nhận được sự 2. Kết quả nghiên cứu mô phỏng quan tâm lớn của các doanh nghiệp sản xuất ô tô trong nước. Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu vận chuyển liên tỉnh và trong 2.1. Quy trình ứng dụng CAE trong thiết kế sản phẩm các đô thị lớn, chẳng hạn thành phố Hồ Chí Minh đặt ra mục Thiết kế sản phẩm là giai đoạn đầu tiên của vòng đời tiêu đáp ứng khoảng 20% nhu cầu đi lại bằng xe buýt đến sản phẩm. Giai đoạn này quyết định thuộc tính đặc trưng năm 2025 [2]. THACO xác định việc phát triển xe buýt theo của sản phẩm như độ bền, thẩm mỹ, khả năng vận hành,… hướng hiện đại và có số chỗ ngồi đến 60 chỗ (Thaco City 2.1.1. Quy trình phát triển sản phẩm thông thường B60) là rất quan trọng trong chiến lược phát triển sản phẩm. Sự phát triển của các sản phẩm cơ khí khi chưa có công Thân xe có vai trò đặc biệt, là tổng thành kết cấu lớn, phức cụ CAE hỗ trợ được tiến hành qua hàng loạt các bước: Khảo tạp; chi phí sản xuất của thân xe khoảng 50% tổng chi phí sát nhu cầu, tạo kế hoạch, thiết kế, tạo mẫu, thử nghiệm đánh sản xuất xe và giữ tỷ lệ 30% chất lượng của xe [3]. Thiết kế thân xe buýt cần đáp ứng nhiều yêu cầu, trong đó có tối ưu giá, sản xuất. Như vậy, một sản phẩm đạt chất lượng sẽ ra mật độ phân bố vật liệu, đảm bảo độ bền. Thực trạng hiện đời sau nhiều lần thử nghiệm. Quy trình này làm tăng đáng kể thời gian thiết kế từ đó làm tăng giá thành sản phẩm. nay, ở hầu hết các doanh nghiệp sản xuất lắp ráp ô tô trong nước, việc sản xuất thân xe buýt nói chung được thực hiện Khảo sát theo thiết kế mua từ nước ngoài hoặc theo thiết kế của sản Kế hoạch Thiết kế Tạo mẫu nhu cầu phẩm tương tự, có tính đến sự hiệu chỉnh theo đề nghị, góp ý của khách hàng hoặc các đề xuất cải tiến của bộ phận Vòng lặp thiết kế - thử nghiệm – tạo mẫu R&D. Điều này dẫn đến các loạt sản phẩm đầu tiên chưa Thử được tối ưu, tiềm ẩn những khiếm khuyết do không phù hợp nghiệm với điều kiện vận hành ở Việt Nam hoặc kéo dài thời gian phát triển sản phẩm. Gần đây ở trong nước đã có một số công trình nghiên cứu ứng dụng công cụ CAE vào cải tiến thân xe Sản buýt [4, 5], đem lại hiệu quả nhất định nhưng nhìn chung các xuất nghiên cứu chưa cụ thể hóa được quy trình tính toán và chủ yếu thực hiện cải tiến thân xe buýt đã có sẵn. Hình 1. Sơ đồ quy trình thiết kế sản phẩm thông thường THACO xác định tối ưu thân xe buýt ngay từ thiết kế 2.1.2. Quy trình phát triển sản phẩm ứng dụng CAE như đầu là hết sức cấp thiết. Bài báo này trình bày quy trình công cụ thiết kế đề xuất và thử nghiệm ảo thiết kế thân xe buýt Thaco City B60 có ứng dụng công cụ Số lượng chu kỳ của việc tạo sản phẩm mẫu và thử CAE vào công đoạn thiết kế định hình và công đoạn tối ưu nghiệm được giảm đáng kể khi CAE được ứng dụng như
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - VOL. 17, NO. 10.1, 2019 19 một công cụ thiết kế đề xuất và thử nghiệm số. - Mục tiêu tối ưu CAE giúp định hướng thiết kế phác thảo, giúp nâng cao + Thể tích kết cấu: chất lượng bản thiết kế ở giai đoạn đầu từ đó nâng cao chất 𝐕 = ∑𝐧𝐢=𝟏 𝐭 𝐢 . 𝐒𝐢 (5) lượng bản thiết kế ở giai đoạn thiết kế chi tiết. + Trọng lượng kết cấu: Vai trò của CAE lúc này sẽ bù đắp lại phần kinh nghiệm 𝐆 = ∑𝐧𝐢=𝟏 𝛄𝐢 . 𝐕 => 𝑚𝑖𝑛 (6) làm việc của người thiết kế. Bản chất CAE là một mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau giữa một quá trình phân tích ngược Trong đó: ti là độ dày phần tử tối ưu; Si là diện tích phần và phân tích trực tiếp các thiết kế mới. tử tối ưu; i là trọng lượng riêng phần tử tối ưu. - Điều kiện ràng buộc Khảo sát nhu cầu Kế hoạch Thiết kế sơ bộ + Độ bền: 𝛔𝐦𝐚𝐱,𝐢 = 𝛔𝐯𝐨𝐧 ≤ [𝛔]𝐜,𝐢 (7) Thiết kế đề xuất CAE + Độ cứng: 𝛅𝐦𝐚𝐱 ≤ [𝛅]𝐬.𝐭 (8) Thiết kế tổng thể Trong đó: max,i là giá trị ứng suất tính lớn nhất của phần tử thứ i (tính theo thuyết bền thứ tư – Von Mises von [8]); []c,i là ứng suất chảy của vật liệu; max là giá trị chuyển vị Thử CAE nghiệm ảo tổng thể của hệ; []s.t là giá trị chuyển vị của hàm ràng buộc. c. Xây dựng bài toán tối ưu trên phần mềm Sản xuất Thử nghiệm Tạo mẫu HyperWorks Phần mềm HyperWorks cung cấp rất nhiều phương Hình 2. Quy trình phát triển sản phẩm ứng dụng công cụ CAE thức tối ưu hóa như Topology, Topography, Gause, Shape, 2.2. Tối ưu hóa kết cấu thân xe buýt Thaco City B60 Composite Shuffle, Free-Shape, Free-size [6]. 2.2.1. Cơ sở lý thuyết bài toán ❖ Tối ưu hóa biên dạng hình học (Concept design) a. Cơ sở lý thuyết bài toán tối ưu hóa trên phần mềm Phương thức tối ưu Topology (tối ưu hóa phân bố vật HyperWorks liệu trong một không gian thiết kế nhất định) được sử dụng Một vấn đề tối ưu hóa trên phần mềm HyperWorks có để thực hiện tối ưu biên dạng hình học của thân xe. Thông thể được trình bày về mặt toán học [6, 7] như sau: số “Compliance” (C: năng lượng biến dạng) được chọn là hàm mục tiêu của bài toán. Compliance được thể hiện về + Hàm mục tiêu: mặt toán học [6] như sau: 𝛚𝟎 (𝐩) => 𝑚𝑖𝑛(𝑚𝑎𝑥) (1) 𝟏 𝐂 = 𝐮𝐓 . 𝐅 (9) + Điều kiện ràng buộc của quá trình tối ưu: 𝟐 𝛚𝐢 (𝐩) ≤ 𝟎 (2) Mặt khác, F = K.u. Vậy biểu thức (9) có thể viết lại: 𝐅 𝟐𝐓 + Biến thiết kế: 𝐂= (10) 𝐊𝐓 𝐩𝐥 ≤ 𝐩𝐣 ≤ 𝐩𝐮 (3) Điều này có nghĩa, C tỷ lệ nghịch với độ cứng K. Vì Trong đó: l là giới hạn dưới và u là giới hạn trên của vậy, để kết quả mô phỏng hội tụ theo hàm mục tiêu biến thiết kế; 0(p) và i(p) là các giá trị mục tiêu của biến K => max thì giá trị mục tiêu khi thiết lập trong bài toán tối ưu hóa (mục đích cần đạt được); pj là giá trị đại diện tối ưu hóa topology là C => min. cho các biến thiết kế (p1, p2, …, pn). Đối với hàm ràng buộc chọn biến “Volumefac” và giá b. Mục tiêu tối ưu hóa trên thân xe buýt Thaco trị thiết lập tương ứng với biến số Volumefac là 0,3. Khi City B60 đó kết quả tối ưu đảm bảo được tỷ số giữa thể tích tổng thể Tối ưu hóa biên dạng hình học (Concept design) là sau khi thực hiện tối ưu hóa Vvolf trên thể tích tổng thể ban bước tiếp theo sau quá trình thiết kế tổng thể. Mục tiêu tối đầu Vini không nhỏ hơn 30%. ưu hóa thân xe buýt Thaco City B60 là đạt được độ cứng ❖ Tối ưu hóa mật độ phân bố vật liệu [K] tối đa dựa trên điều kiện ràng buộc về tỷ số giữa thể Phương thức tối ưu hóa Gause [6] (tối ưu hóa kích thước tích tổng thể của biến thiết kế sau khi tối ưu Vvolf và thể tích cụ thể) được sử dụng để thực hiện tối ưu hóa mật độ phân bố tổng thể của biến thiết ban đầu Vini: vật liệu của từng chi tiết trong thân xe buýt Thaco City B60. 𝐕𝐯𝐨𝐥𝐟 𝐧𝐯𝐨𝐥𝐟 = . 𝟏𝟎𝟎 ≥ 𝟑𝟎% (4) Hàm mục tiêu được thiết lập theo thông số “mass” với 𝐕𝐢𝐧𝐢 điều kiện hội tụ “mass =>min”. Điều kiện ràng buộc thiết Tối ưu hóa lại mật độ phân bố vật liệu của từng chi tiết lập theo thông số “displacement” và giá trị thiết lập là giá (Detailed Design) trên thân xe buýt Thaco City B60 được trị chuyển vị theo tiêu chuẩn thiết kế []s.t. thực hiện trên cơ sở quá trình phân tích độ bền. Mục tiêu của bài toán tối ưu hóa này là đáp ứng được khối lượng d. Cơ sở bài toán phân tích độ bền thân xe buýt trên tổng thể của kết cấu G là nhỏ nhất dựa trên các điều kiện phần mềm HyperWorks ràng buộc về chuyển vị tổng thể []max và độ bền []max Phương pháp bù quán tính (Inertia Relief) [9] được sử (ứng suất). dụng để phân tích độ bền thân xe. Tổng ngoại lực tác động
20 Phan Minh Đức, Lê Công Tín sẽ cân bằng với momen quán tính theo cùng chiều tiến và Trên cơ sở kết quả tối ưu hóa trên, người thiết kế có cái xoay so với khối tâm của hệ bằng cách bù thêm một đại nhìn tổng thể về kết cấu thiết kế, kiểu bố trí các thanh liên lượng quán tính. kết, khoảng cách vị trí các thanh liên kết từ đó tạo điều kiện Mối quan hệ giữa các đại lượng ma trận khối lượng thuận lợi cho công đoạn thiết kế chi tiết thân xe. [M], vectơ nội lực hệ {I}, vectơ ngoại lực {P}, hàm số đáp ứng tương đối {ü} và hàm số đáp ứng của kết cấu {üb} được mô tả như sau [9]: [𝐌] × {𝐮̈ } + [𝐌] × {𝐮̈ 𝐛 } + {𝐈} = {𝐏} (11) Hình 8. Đề xuất kết cấu khung xương mảng hông 2.2.3. Phân tích độ bền thân xe ở các trường hợp chịu tải thông thường a. Các chế độ tính toán Hình 3. Mô hình bài toán bù quán tính Điều kiện địa hình có ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền 2.2.2. Tối ưu hóa hình dạng ban đầu thân xe Thaco City B60 của thân xe. Khi xe di chuyển trên các loại địa hình khác nhau sẽ xuất hiện các lực khác nhau tác động lên hệ thống Bản thiết kế sơ bộ thân xe buýt Thaco City B60 treo và truyền trực tiếp lên thân xe. Các lực này thay đổi (Hình 4) sau khi hoàn thiện sẽ được tối ưu hóa về kết cấu tùy thuộc vào cường độ thay đổi của gia tốc tức thời. Các hình học trên phần mềm HyperWorks. Kết quả hiển thị trực hệ số gia tốc tức thời được xác định thông qua quá trình thử quan trên Modul HyperView và được thể hiện thông qua nghiệm thực tế, từ đó thiết lập các tiêu chuẩn để áp dụng các Hình 5, 6 và 7. vào tính toán thiết kế thân xe buýt Thaco City B60. Thân xe buýt Thaco City B60 khi thiết kế cần thỏa mãn các điều kiện làm việc theo Bảng 1. Bảng 1. Các điều kiện phân tích độ bền thân xe buýt Trường hợp Hình ảnh minh họa STT mô phỏng phản lực tác động Chuyển động với vận tốc lớn trên 1 đường bằng phẳng (Uốn - 2G) Hình 4. Bản thiết kế sơ bộ thân xe buýt Thaco City B60 Các bánh xe trục trước đi qua mấp 2 mô (Uốn - trục trước 2G) Các bánh xe trục 3 sau đi qua mấp mô Hình 5. Kết quả tối ưu hóa mảng hông RH (Uốn - trục sau 2G) Xe chuyển động chậm trên đường 4 rất xấu (Xoắn – 1,5G) Xe quay vòng Hình 6. Kết quả tối ưu hóa mảng hông LH 5 ngoặt sang trái (QV trái – 0,5G) Xe quay vòng 6 ngoặt sang phải (QV phải – 0,5G) Hình 7. Kết quả tối ưu hóa mảng trần
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - VOL. 17, NO. 10.1, 2019 21 Xe phanh gấp khi 2.2.4. Tối ưu hóa lại mật độ phân bố vật liệu trên thân xe chuyển động tiến buýt Thaco City B60 7 Kết cấu tối ưu là kết cấu được thiết kế sao cho khối (Phanh khi tiến – 0,8G) lượng toàn bộ kết cấu là nhỏ nhất nhưng vẫn đảm bảo độ bền trong tất cả các trường hợp chịu tải. Xe phanh gấp khi Kết quả phân tích độ bền (Mục 2.2.3) cho thấy, kết cấu chuyển động lùi khung xương mảng hông thân xe buýt đang ở trạng thái dư bền 8 (Phanh khi lùi – khi làm việc. Vì vậy, thực hiện tối ưu phân bố vật liệu tại vị trí 0,5G) này là cần thiết và có ý nghĩa quan trọng trong mục đích thiết kế thân xe buýt có trọng lượng nhỏ nhất trên cơ sở đảm bảo độ bền. b. Kết quả phân tích bền thân xe buýt Thaco City Sau khi chạy tối ưu hóa trên phần mềm HyperWorks, mật B60 trên phần mềm HyperWorks độ phân bố vật liệu của các biến thiết kế được xác định và thu Kết quả phân tích độ bền của thân xe Thaco City B60 về giá trị PRO-VALUE (Giá trị độ dày tối ưu). Dựa vào kết quả trong 8 trường hợp tải trọng: ứng suất cực đại tính theo ứng này và kết hợp các giả thiết sau để chọn lại độ dày phù hợp: suất Von-Misse xuất hiện trong trường hợp “Uốn - trục sau + Đảm bảo sự đồng bộ của tổng thể kết cấu tại vị trí 2G” với max = 239 [MPa] < [] = 345 [MPa] (Ứng suất chảy thực hiện tối ưu hóa, nghĩa là các giá trị về độ dày, kích của vật liệu) tại vị trí mảng sàn gần cầu sau. Như vậy, kết cấu thước phải đảm bảo tính tương đối và hài hòa giữa tất cả thân xe hoàn toàn đủ độ bền trong mọi trường hợp chịu tải. các chi tiết tạo nên kết cấu. + Dựa vào điều kiện về tư liệu sản xuất (mác thép tiêu chuẩn hiện có trên thị trường gồm 20x40x1.2; 20x40x1.4; 30x60x1.4; 30x60x2.0; 40x40x2.0; 40x60x2.0; 40x60x3.0; 45x90x1.2; 45x90x1.5; 45x90x1.8; 60x120x1.8; 60x120x2.0) để chọn lại độ dày vật liệu phù hợp nhất với kết quả tối ưu hóa. + Đối với một số chi tiết cho kết quả tối ưu có giá trị độ Hình 9. Ứng suất lớn nhất trường hợp “uốn – trục sau 2G” dày lớn hơn giá trị các mác thép tiêu chuẩn hiện có (chẳng hạn tại chi tiết DVPR14/DVPR39 – Bảng 2), người thiết kế thực hiện giải pháp tăng cứng bằng cách tăng thêm số lượng thanh liên kết cục bộ tại vị trí này. Thông số về độ dày vật liệu của từng chi tiết trong khung xương mảng hông thân xe buýt được thể hiện tại Bảng 2. Bảng 2. Bộ thông số phân bố vật liệu từng chi tiết trong khung xương mảng hông Độ dày Giá trị độ Độ dày Hình 10. Chuyển vị lớn nhất tại mảng mui trong Biến thiết Kiểu phần Hạng mục thiết kế ban dày tối ưu chọn lại trường hợp “uốn – trục sau 2G” kế tử tối ưu đầu [mm] [mm] [mm] 500 DVPR1 PSHELL Độ dày 1,4 6,1E-01 1,4 Ứng suất [MPa] DVPR2 PSHELL Độ dày 1,4 5,0E-01 1,4 236 239 232 221 DVPR3 PSHELL Độ dày 1,4 5,0E-01 1,4 178 197 166 157 DVPR4 PSHELL Độ dày 1,4 7,5E-01 1,4 DVPR5 PSHELL Độ dày 1,8 6,2E-01 1,4 DVPR6 PSHELL Độ dày 1,8 8,1E-01 1,8 0 Các trường hợp chịu tải DVPR7 PSHELL Độ dày 1,8 1,4E+00 1,8 Uốn - 2G Uốn - trục trước 2G Uốn - trục sau 2G DVPR8 PSHELL Độ dày 2,0 1,3E+00 1,8 Xoắn - 1.5G QV - trái 0.5G QV - phải 0.5G DVPR9 PSHELL Độ dày 2,0 7,8E-01 1,4 Phanh khi tiến - 0.8G Phanh khi lùi - 0.5G DVPR10 PSHELL Độ dày 2,0 9,0E-01 1,8 Hình 11. Ứng suất lớn nhất trong 8 trường hợp chịu tải DVPR11 PSHELL Độ dày 2,0 9,0E-01 1,8 8 5.9 DVPR12 PSHELL Độ dày 2,0 8,0E-01 1,8 Chuyển vị [mm] 6 4.9 4.9 DVPR13 PSHELL Độ dày 2,0 1,7E+00 2,0 3.6 3.9 4 DVPR14 PSHELL Độ dày 2,0 3,6E+00 3,0 2.4 2.4 2.7 DVPR15 PSHELL Độ dày 2,0 2,0E+00 3,0 2 DVPR16 PSHELL Độ dày 1,8 8,3E-01 1,4 0 DVPR17 PSHELL Độ dày 1,8 6,0E-01 1,4 Các trường hợp chịu tải DVPR18 PSHELL Độ dày 1,4 5,0E-01 1,4 Uốn - 2G Uốn trục trước - 2G Uốn trục sau - 2G Xoắn - 1.5G QV trái - 0.5G QV phải - 0.5G DVPR19 PSHELL Độ dày 1,4 6,8E-01 1,4 Phanh khi tiến - 0.8G Phanh khi lùi - 0.5G DVPR20 PSHELL Độ dày 1,4 5,0E-01 1,4 Hình 12. Chuyển vị lớn nhất trong 8 trường hợp chịu tải DVPR21 PSHELL Độ dày 1,4 5,0E-01 1,4
22 Phan Minh Đức, Lê Công Tín DVPR22 PSHELL Độ dày 1,4 5,0E-01 1,4 Để kết quả tối ưu có được sự tin cậy, sau khi hoàn thiện DVPR23 PSHELL Độ dày 2,0 1,2E+00 1,8 quá trình tối ưu và lựa chọn lại độ dày của vật liệu ta tiến DVPR24 PSHELL Độ dày 2,0 1,2E+00 1,8 hành phân tích bền kết cấu toàn bộ thân xe buýt theo các DVPR25 PSHELL Độ dày 2,0 1,4E+00 1,8 điều kiện tải trọng. DVPR26 PSHELL Độ dày 1,4 7,1E-01 1,4 Tổng khối lượng thân xe buýt sau khi lựa chọn lại độ DVPR27 PSHELL Độ dày 1,4 7,8E-01 1,4 dày vật liệu phần khung xương mảng hông đã giảm DVPR28 PSHELL Độ dày 1,4 6,5E-01 1,4 37,2 [kg] so với thiết kế ban đầu (khối lượng mảng hông DVPR29 PSHELL Độ dày 1,8 2,4E+00 3,0 thân xe buýt theo thiết kế ban đầu sau bước tối ưu hóa biên DVPR30 PSHELL Độ dày 1,8 1,5E+00 2,0 dạng hình học M1 272 [kg], khối lượng mảng hông thân DVPR31 PSHELL Độ dày 2,0 1,8E+00 2,0 xe buýt hiện tại sau khi tối ưu và lựa chọn lại độ dày vật DVPR32 PSHELL Độ dày 2,0 1,2E+00 1,8 liệu M2 234,8 [kg]). Mặc khác, ứng suất phân tích độ bền DVPR33 PSHELL Độ dày 2,0 1,2E+00 1,8 của thân xe buýt có tăng so với ban đầu nhưng giá trị vẫn DVPR34 PSHELL Độ dày 2,0 1,8E+00 2,0 đảm bảo xe hoạt động an toàn trong mọi điều kiện làm việc DVPR35 PSHELL Độ dày 2,0 1,8E+00 2,0 []Ban đầu = 239 [MPa]< []tối ưu = 263 [MPa]
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - VOL. 17, NO. 10.1, 2019 23 3. Bàn luận 4. Kết luận Từ kết quả tối ưu hóa và phân tích độ bền thân xe buýt Từ các kết quả ứng dụng quy trình thiết kế CAE và phần Thaco City B60, có thể rút ra một số nhận xét như sau: mềm HyperWorks vào tối ưu hóa kết cấu thân xe buýt - CAE là giải pháp hiệu quả trong việc giảm thời gian Thaco City B60, có thể rút ra các kết luận sau: và chi phí để phát triển một sản phẩm mới. Đồng thời CAE - Ứng dụng CAE vào thiết kế giúp giảm thời gian thiết đóng vai trò như một thử nghiệm số thay thế cho thử kế ban đầu; định hướng cho quá trình thiết kế chính; giải nghiệm thực tế với khả năng thay đổi linh hoạt các thông quyết các vấn đề cơ học phức tạp; bổ sung kinh nghiệm số thiết kế, kết quả phân tích hiển thị trực quan. Thiết kế có thiết kế. ứng dụng công cụ CAE giúp giảm thời gian thiết kế một - Kết quả phân tích thân xe buýt Thaco City B60 trong cách hiệu quả từ đó giúp giảm được giá thành và nâng cao tất cả các điều kiện làm việc bình thường trên phần mềm chất lượng sản phẩm. HyperWorks cho thấy kết cấu thân xe đạt độ bền, đảm bảo - Quá trình tối ưu hóa hình dạng kết cấu từ giai đoạn chất lượng và an toàn. thiết kế ban đầu giúp bổ trợ về kinh nghiệm cho người thực - Kết quả tối ưu phân bố vật liệu trên thân xe giúp giảm hiện thiết kế, kết quả còn cho người thiết kế có cái nhìn khối lượng thân xe với điều kiện ràng buộc đảm bảo độ bền tổng thể về các liên kết chính trong thân xe buýt, mật độ của kết cấu, góp phần giúp giảm chi phí cho quá trình sản phân bố vật liệu giúp người thiết kế nhanh chóng đưa ra xuất. Từ đó, giảm được giá thành sản phẩm, tăng tính cạnh các ý tưởng ban đầu khi thực hiện thiết kế thân xe buýt. tranh, mặt khác giúp giảm lượng tiêu hao nhiên liệu và giảm Trong giai đoạn thiết kế ban đầu, tối ưu hóa ý tưởng thiết được lượng phát sinh khí thải của ô tô Thaco City B60. kế rất quan trọng mục đích để đánh giá các kết cấu khác nhau và đi đến một thiết kế tốt nhất, giảm được thời gian, TÀI LIỆU THAM KHẢO chi phí và hơn hết giúp cải thiện kinh nghiệm thiết kế. [1] Việt Nam. Bộ Giao thông vận tải, Quyết định phê duyệt đề án Nâng - Các giá trị phân tích trên phần mềm HyperWorks về tải cao chất lượng vận tải hành khách công cộng bằng xe buýt đến năm trọng tác động lên thân xe buýt trong tất cả 8 trường hợp chịu 2020. Hà Nội: 2016 [Online]. Xem tại: tải thông thường cho phép đánh giá độ bền thân xe. Các giá trị http://vanbanphapluat.co/quyet-dinh-3446-qd-bgtvt-de-an-nang- cao-chat-luong-van-tai-hanh-khach-cong-cong-xe-buyt-2020-2016 và quy luật phản hồi của thân xe buýt hiển thị trên phần mềm [2] Sở Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh, Quy hoạch phát HyperView đã phản ánh đúng quy luật thực tế khi xe chạy trên triển hệ thống vận tải hành khách công cộng thành phố Hồ Chí Minh đường. Tuy nhiên, khi áp dụng bài toán “Inertia Relief” vào đến năm 2025. Thành phố Hồ Chí Minh: 2015. [Online]. Xem tại: phân tích các điều kiện làm việc, độ chính xác của quá trình http://ubmttq.hochiminhcity.gov.vn/HoatDongAnh/thang%208%20 mô phỏng phụ thuộc lớn vào phản lực tác động (điều kiện mặt nam%202015%/Bao%20Cao%20tom%tat.pdf đường). Trên thực tế điều kiện thực hiện mô phỏng luôn khắc [3] WeiNingbo, The Finite Element of Analysis of Integrated Coach Body Based on ANYS. China: Chang’an University, 2011. nghiệt hơn so với điều kiện thực tế nên kết quả mô phỏng sẽ [4] Trần Hữu Nhân, Phan Đình Huấn, Phạm Xuân Mai, “Nghiên cứu đảm bảo độ tin cậy và thân xe buýt Thaco City B60 khi thiết tính toán tối ưu hóa kết cấu thân xe buýt”. Trường Đại học Bách kế sẽ có hệ số an toàn cao hơn so với thực tế. Khoa Thành phố Hồ Chí Minh. [Online]. Xem tại: - Tối ưu hóa lại mật độ phân bố vật liệu được thực hiện http://nsl.hcmus.edu.vn/greenstone/collect/hnkhbk/archives/HASH 7126.dir/doc.pdf sau quá trình phân tích độ bền của thân xe trong các điều kiện [5] Nguyễn Thành Tâm, “Nghiên cứu nâng cao tính an toàn con người tải trọng. Tùy thuộc vào điều kiện ràng buộc, phần mềm trong ô tô khách xảy ra va chạm trực diện”. Tạp chí Khoa học và HyperWorks phân tích và kết quả thu được là một bảng giá trị Công nghệ - Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, gợi ý về vị trí cần thay đổi mật độ phân bố vật liệu (giá trị về tập 25, từ trang 132 đến 139.2017. độ dày). Trên cơ sở kết quả tối ưu, kết hợp với điều kiện về tư [6] Altair, Structural Optimization using OptiStruct. Altair HyperWorks, 2014. liệu, thiết bị, khả năng gia công (kích thước thép định hình [7] Altair, OptiStruct for Linear Analysis. Altair HyperWorks, 2013. hiện có, phương pháp gia công, kinh nghiệm thiết kế,…) để [8] Nguyễn Đình Đức, Đào Như Mai, Sức bền vật liệu và kết cấu. Hà Nội: Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2011. chọn lại kết cấu có sự phân bố vật liệu phù hợp nhất theo tiêu [9] National University of Singapore (NUS), “Inertia Relief”. [Online]. Xem tại: chí đảm bảo độ bền trên tổng khối lượng nhỏ nhất. Sau cùng http://bobcat.nus.edu.sg:2080/English/SIMACAEANLRefMap/Siaanl-c- cần phân tích độ bền lại một lần nữa để xác định giá trị độ bền inertiarelief.htm của thân xe buýt sau khi đã thực hiện tối ưu hóa. (BBT nhận bài: 09/8/2019, hoàn tất thủ tục phản biện: 10/10/2019)