Tài liệu Nghiên cứu tối ưu hóa độ bền khung xe buýt b45

Đ IăH CăĐĨăN NG TR NGăĐ IăH CăBÁCHăKHOA Đ NG MINH H I NGHIÊN C U T Iă UăHịAă Đ B N KHUNG XE BUÝT B45 Chuyên ngành: K thu t c ăkhí Mã s : 8520103 LU NăVĔNăTH CăSƾăK THU T Ng iăh ng d n khoa h c: TS. TÀO QUANG B NG ĐƠăN ng - Nĕmă2018 L IăCAMăĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Ng iăcamăđoan Đ ng Minh H i M CL C TRANG BÌA L IăCAMăĐOAN M CăL C TRANGăTịMăT TăTI NGăVI TăVĨăTI NGăANH DANHăM CăCÁCăKụăHI UăVĨăCH ăVI TăT T DANHăM CăCÁCăB NG DANHăM CăCÁCăHÌNH M ăĐ U ......................................................................................................................... 1 1. Tính c p thi t c aăđ tài ..................................................................................... 1 2. M c tiêu nghiên c u .......................................................................................... 2 3.ăĐ iăt 4.ăPh ng và ph m vi nghiên c u ..................................................................... 2 ngăphápăvƠăc ăs v t ch t ph c v nghiên c u ......................................... 3 5.ăụănghƿaăkhoaăh c và tính thi t thực c aăđ tài .................................................. 3 6. C u trúc lu năvĕn ............................................................................................... 3 CH NGă1. T NGăQUANăV ăV NăT IăHĨNHăKHÁCHăCỌNGăC NG ............... 4 1.1. V năđ v giaoăthôngăđôăth hi n nay ....................................................................... 4 1.1.1.ăTìnhăhìnhăgiaoăthôngăđôăth và nhu c u s d ngăph ng i ...................................................................................................................... 4 1.1.2.ăCácăph ngăth c v n chuy n hành khách ................................................... 5 1.2.ăKh oăsátăđánhăgiáăcácăđi ăki năho tăđ ngăvƠăs ă 1.3.ăụănghƿaăc a vi c nghiên c u tính toán t iă CH ngăti n c a con ngă ăB Ủtă n c ta .............. 7 ăhóaăđ b n xe Buýt .......................... 8 NGă2. C ăS ăLụăTHUY TăV ăĐ ăB NăC AăK TăC UăB NGăPH NGă PHÁPăPH NăT ăH UăH N ......................................................................................... 9 2.1. Lý thuy t b n v ph ngăphápăph n t h u h n ...................................................... 9 2.1.1.ăBƠiătoánăc ăh c k t c u ............................................................................... 9 2.1.2. Bi u th c t ng quát ma tr năđ c ng ph n t và k t c u ......................... 10 2.1.3.ăXácăđ nh vector chuy n v nút{U} c a c k t c u ................................... 11 2.1.4.ăXácăđ nh ph n lực t i các g i tựa ............................................................. 11 2.1.5.ăCácăb 2.2. Bài toán t iă căc ăb n khi gi i bài toán b ngăph ngăphápăph n t h u h n .. 12 ăhóaăk t c u ..................................................................................... 13 2.2.1.ăC ăs chung cho bài toán t iă ăhóaăk t c u ............................................ 13 2.2.2. Lý thuy t cho bài toán t iă 2.2.3. Bài toán t iă 2.2.4. T iă ăk t c u b ngăph ăhóaăk t c u b ngăph ăhóaăk t c u b ngăph ngăphápălực ma tr n ...... 14 ngăphápăch y n v d ng ma tr n .. 16 ngăphápăphơnătíchăđ nh y ........................ 19 CH NGă 3. NGă D NGă PH Nă M Mă HYPERWORKSă TRONGă TệNHă TOÁNă K TăC UăKHUNGăX NGăXEăBUụT..................................................................... 22 3.1. T ng quan v ph n m m Hyperwork ..................................................................... 22 3.1.1. Các Modul c a Hyperwork ....................................................................... 23 3.1.2. Các ki u ph n t h u h n trong Hyperwork ............................................. 26 3.2. C u trúc t ng th c a m t bài toán b n trong ph n m m Hyperwork ................... 29 3.3.ăMôăhìnhăhóaăkh ngă 3.4. ng ..................................................................................... 30 ng d ng ph n m măHyp rworkătrongătínhătoánăkh ngă ngă ăkhách ............. 30 3.4.1. T ng quan .................................................................................................. 30 3.4.2.ăCácăb c ti n hành .................................................................................... 31 3.5. Thi t k t iă ăhóaăkh ngă ăkháchătrongăHyp rwork ........................................... 35 3.5.1. T ng quan v thi t k t iă 3.5.2. Cách th c t iă CH ăhóa ............................................................... 35 ăhóa.................................................................................. 35 NGă4. TệNHăTOÁNăB NăKHUNGăX NGăXEăBUụT ................................. 39 4.1. Thông s kỹ thu t xe buýt B45............................................................................... 39 4.2. Các thông s đ u vào cho vi c tính toán ................................................................ 39 4.2.1. Thông s k t c ăkh ngă ng ................................................................. 39 4.2.1.1. Khung xương đầu ................................................................................ 40 4.2.1.2. Khung xương mảng hông trái ............................................................. 41 4.2.1.3. Khung xương mảng hông phải ............................................................ 41 4.2.1.4. Khung xương mảng mui ...................................................................... 42 4.2.1.5. Khung xương mảng đuôi ..................................................................... 43 4.2.1.6. Khung xương mảng sàn ...................................................................... 44 4.2.2. Phân tích t i tr ng tác d ngălênăkh ngă 4.3.ăCácătr ng .......................................... 47 ng h p tác d ng c a t i tr ng ................................................................... 49 4.3.1. Cácătr 4.3.2.ăPh ng h p ch u lực ........................................................................... 49 ngăphápăđặt t i tr ng......................................................................... 55 4.4.ăTínhătoánăvƠăđánhăgiáăk t qu v kh nĕngăch u t i c a khungă ng .................. 60 4.4.1. U n c ătr c 2.0G .................................................................................. 61 4.4.2. U n c u sau 2.0G ..................................................................................... 61 4.4.3. Xe quay vòng sang trái 0.5G .................................................................... 62 4.4.4. Xe quay vòng sang ph i 0.5G .................................................................. 63 4.4.5.ăX ăphanhăkhiăđangăch y ti n 0.8G ........................................................... 63 4.4.6.ăX ăphanhăkhiăđangăch y năđ ng lùi 0.5G ................................................ 64 4.4.7. Xe b xo n bên trái 0.5G .......................................................................... 65 4.4.8. Xe b xo n bên ph i 0.5G ......................................................................... 65 CH NGă5:ăTHI TăK ăT Iă UăHịAăKHUNGăX 5.1. N i dung c aăph ngăpháp t iă NG ....................................... 67 ăhóa ................................................................... 67 5.2. Các thông s bi n thi t k ...................................................................................... 68 5.3. Tính toán t iă ăhóa................................................................................................ 70 5.4. K t lu n................................................................................................................... 79 K TăLU NăVĨăH NGăPHÁTăTRI N .................................................................... 80 TĨIăLI UăTHAMăKH O ............................................................................................. 81 QUY TăĐ NHăGIAOăĐ ăTĨIăLU NăVĔNăTH CăSƾ (B N SAO) BÀI BÁO C A TÁC GI (Gi y xác nh năđ ngăỦăchoăđĕngăbƠi) B N SAO K T LU N C A H IăĐ NG, B N SAO NH N XÉT C A CÁC PH N BI N. TRANG TÓM T T TI NG ANH Tênăđ tài NGHIÊN C U T Iă UăHịAăĐ H căviên:ăĐặng Minh H i Mã s : 8520103 Khóa: 2016 B N KHUNG XE BUÝT B45 Chuyên ngành: Kỹ thu tăC ăkhí Tr ngăĐ i h c Bách khoa ậ ĐHĐN Tóm t tậ V n t i hành khách công c ng(VTHKCC) b ngă ăb Ủtăđ căcoiălƠăph ngăth c v n t i hành khách ph bi n nh t hi n nay trên th gi i. VTHKCC b ng xe buýt thích ng v i t t c các lo iăđôăth khácănha ,ăcóătínhăc ăđ ng cao, ít c n tr , hòa nh p v i các lo i hình v n t i giao thông đ ng b khác. Vi căkhaiăthác,ăđi ăhƠnhăđ năgi n, thu n l i.ăT yănhiênănĕngălực v n chuy n c a lo i hình này không cao, t căđ khai thác th p. Không nh ng th ph iăth ngă yênăđ i mặt v i tình tr ng ùn t căgiaoăthôngăđ th đưălƠmăgi m sút kh nĕngăv n t i c a lo i hình th c này trong gi caoă đi m.ă VƠă đi ă đặc bi tă đángă q ană tơmă chínhă lƠă đ an toàn, tính ti nă nghiă vƠă đ tin c y ch aăcaoă nênă đưă khôngă đápă ngă đ c yêu c u c a hành khách. Tr c thực tr ngăđó,ăcácănhƠăs n xu t, l părápăôătôătrongăvƠăngoƠiăn c ph i t p trung nghiên c u, tính toán t iă ,ăkhôngăng ng c i ti n s n phẩm. ng d ng ph n m m Hyperworks giúp t iă ăhóaăq áătrìnhăthi t k và s n xu t, cung c p gi i pháp toàn di n nh t m ra gi i pháp CAE trong n n công nghi p, bao g m c mô ph ng, phân tích, qu n lý d li u, t iă ăhoáăc ătrúc.ăQ aăđó,ăgópăph n vào vi c s n xu t ô tô có k t c u ch u lực t t,ăanătoƠn,ăđ m b oăđ b n, mang l i giá tr kinh t cho nhà s n xu tăcũngănh ăng i tiêu dùng. T khóa ậ T iă ă hóaă kh ngă ;ă Kh ngă ngă ă b Ủt;ă T iă ă hóaă thơnă ;ă Đ b n khung xe buýt; ng d ng FEM trong t iă ăkh ngă ng. RESEACH IN OPTIMIZATION DURABILITY STRUCTURE OF BUS CHASSIS B45 Abstract: Public transport by bus is considered as the most popular mode of passenger transport in the world. VTHKCC by bus adapted to all types of urban centers, with high mobility, less obstructing, integrating with other types of road transport; The exploitation and operation are simple and convenient. However, the transport capacity of this type is not high, low exploitation rate. In addition, it is often necessary to face traffic congestion that reduces the capacity of this type of transport during peak hours. And what is particularly interesting is the safety, comfort and reliability are not high enough to meet the requirements of passengers. In that situation, automobile manufacturers and assemblers at domestic and abroad must focus on researching, optimizing and continuously improving products. The HyperWorks software application optimizes the design and manufacturing process, providing the most comprehensive solution that enables CAE solutions in the industry, including simulation, analysis, data management, structural optimization. By that, contributing to the production of cars with good structural strength, safety, durability, bring economic value to manufacturers as well as consumers. Key words ậ Optimized chassis; The frame of the bus; Optimization of vehicle body; Bus chassis durability; Application of FEM in the frame optimization. DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH VI T T T Ký hi u Côngă sinhă raă oă đi mă đặtă c aă v ct ă ngo iă lựcă t iă nútă ph nă t ă {Fe}ăgơyăraălƠmănútă chăch y năm tăl ngăb ngăv ct ăch y năv ă {ue}T Nĕngăl ngăbi nă ngăc aăph năt ăk tăc ă oăv ct ăngo iălựcă {Fe} gây ra. V W { }T V ct ă ng su t {} {U} V ct ăbi nă ng [K] Maătr năđ ăc ng [D] Maătr năđƠnăh i [B] Maătr năđ oăhƠmăhayămaătr năhìnhăh c V ct ăch y n v nút {R1} Cácăv ct ăph n lực g i tựa {R2} Cácăv ct ăph n lực g i tựa x Bi n thi t k f Hàm m c tiêu gi , h i , w i Bi n tr ng thái i , i , i Giá tr dung sai Chuy n v cho phép Các t vi t t t TCVN Tiêu chuẩn Vi t Nam VTHKCCC V n t i hành khách công c ng UBND y Ban Nhân Dân PTHH Ph n t h u h n CAD Computer Aided design CAE Computer Aided Engineering FEA Finite Element Analysis DANH M C CÁC B NG S ăhi u 4.1. 4.2. Tênăb ng Kh iăl Trang ngăcácăthƠnhăph nătrênă ăb săB45 T ngă h păgiáă tr ă ngă s tă vƠă ch y nă v ă trongă 8ă tr 59 ngă h pălực 66 5.1. M tăs ămácăthépătiê ăch ẩn 69 5.2. B ăthôngăs ăt iă ă ăvòngălặpăđ ătiên 71 5.3. B ăthôngăs ăt iă ă ăvòngălặpăth ă2 72 5.4. K tă q ă tínhă toánă b ă Ơyă kh ngă hóa ngă sa ă khiă t iă ă K tă q ă tínhă toánă đ ă b nă kh ngă ngă sa ă khiă t iă ă 5.5. hóa 73 74 DANH MỤC CÁC HÌNH S ăhi u Tên hình Trang 2.1. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.11. 3.12. 3.13. 3.14. 3.15. 3.16. 3.17. 3.18. 3.19. 3.20. 3.21. 3.22. 3.23. 3.24. S ăđ ălogicăq áătrìnhăphơnătíchăbƠiătoánăc ăh căk tăc Quy trình tính toán trong Hyperwork T ngăq anăv ăHyp rM sh T ngăq anăv ăMotionsolv T ngăq anăv ăRa ioss. T ngăq anăv ăOptistr ct T ngăq anăv ăHyp rGraph T ngăq anăv ăHyp rVi w Cácăki ăliênăk tătrongăph năm măhyp rworks Ki ph năt ăt m,ăv Ki ăph nă3 ăkh iăr n C ătrúcăt ngăth ăbƠiătoánăb nătrongăph năm măHyp rwork Môăhìnhă ngălin ăđ căkhaiăbáoătrongăAnsys Mặtăgi aăc aămôăhìnhăca Chiaăl iămôăhình Khai báo các thôngăs ăđặcătr ngăc aăv tăli Môăhìnhăđưăkh iăl ngăvƠărƠngăb tăb cătựă o K tăq ă ngăđ ăh aăth ăhi năsựăch y năv ăc aăph năt Bi ăđ ămom ntă năc aăkh ngă B ngăkhaiăbáoăbi năthi tăk Thi tăl păhƠmăđi ăki n Khaiăbáoăđi ăki năh iăt Khaiăbáoă ăli ăngõăra Khaiăbáoăk tăq ăđ ănh y K tăq ăt iă ăhóa Hìnhă ch pă thôngă s ă k tă c ă kh ngă ngă tínhă đ că t ă Hyperwork K tăc ăkh ngă ngăm ngăđ Kh ngă ngăm ngăhôngătrái K tăc ă ngăm ngăhôngăph i K tăc ăkh ngă ngăm ngăm i K tăc ăkh ngă ngăm ngăđ ôi Kh ngă ngăm ngăsƠnăCabin K tăc ăkh ngă ngăm ngăsƠnăchính Kh ngă ngăm ngăsƠnăsau 9 22 23 24 24 25 25 25 27 28 28 29 31 31 32 32 33 34 34 36 36 37 37 37 38 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7. 4.8. 4.9. 40 40 41 42 43 44 45 46 46 S ăhi u Tên hình Trang 4.10. Cácălựcătácă ngălênă Ph nălựcătácă ngălênăcácăbánhă ăkhiăch ă năt iăc ătr că 2.0G Ph nălựcătácă ngălênăcácăbánhă ăkhiăch ă năt iăc ăsa ă 2.0G 48 4.13. Ph nălựcătácă 52 4.14. Ph nălựcătácă ngălênăcácăbánhă ă ăq ayăvòngătráiă0.5G Ph nă lựcă tácă ngă lênă cácă bánhă ă khiă phanhă lúcă ch y nă đ ngăti nă0.8G Ph nă lựcă tácă ngă lênă cácă bánhă ă khiă phanhă lúcă ch y nă đ ngălùiă0.5G Ph nălựcătácă ngăcác lênăbánhă ăkhiăch ă o nă0.5G Giaoă i nănh păh ăs ăt iătr ngăđ ngătrongăHyp rwork Xácăđ nhăt aăđ ătr ngătơmăCăc aăv tăr nătrongăkhôngăgian Gánăkh iăl ngăchoămôăhìnhăkh ngă ng K tăq ă ngăs tăkhiă ăb ă năt iăc ătr că2.0G K tăq ă ngăs tăkhiă ăb ă năt iăc ăsa ă2.0G K tăq ă ngăs tăkhiă ăq ayăvòngătráiă0.5G K tăq ă ngăs tăkhiă ăq ayăvòngăph iă0.5G K tă q ă ngă s tă khiă phanhă ă lúcă đangă ch y nă đ ngă ti nă 0.8G K tă q ă ngă s tă khiă phanhă ă lúcă đangă ch y nă đ ngă lùiă 0.5G K tăq ă ngăs tăkhiă ăb ă o năbênătráiă0.5G K tăq ă ngăs tăkhiă ăb ă o năbênăph iă0.5G Bi năthi tăk ăt ngă ngăc aăkh ngă ngăm ngăhông. Bi năthi t k ăt ngă ngăc aăkh ngă ngăm ngăm i K tăq ă ngăs tăkhiă ăch ă năc ătr că2.0G K tăq ă ngăs tăkhiă ăch ă năc ăsa ă2.0G K tăq ă ngăs tăkhiă ăq ayăvòngăsangătráiă0.5G K tăq ă ngăs tăkhiă ăq ayăvòngăsang ph iă0.5G K tăq ă ngăs tăkhiăphanhă ălúcăđangăch yăti nă0.8G K tăq ă ngăs tăkhiăphanhă ălúcăđangăch yălùiă0.5G K tăq ă ngăs tăkhiăb ă o nătoƠnă ăbênătráiă0.5G K tăq ă ngăs tăkhiăb ă o nătoƠnă ăbênăph iă0.5G 4.11. 4.12. 4.15. 4.16. 4.17. 4.18. 4.19. 4.20. 4.21. 4.22. 4.23. 4.24. 4.25. 4.26. 4.27. 4.28. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7. 5.8. 5.9. 5.10. ngălênăcácăbánhă ă ăq ayăvòngăph iă0.5G 51 51 52 53 54 54 55 57 60 61 62 62 63 64 64 65 65 69 70 75 75 76 76 77 77 78 78 1 M Đ U 1. Tính c p thi t c aăđ tài V n t i hành khách công c ng (VTHKCC) b ngă ăb Ủtăđ căcoiălƠăph ngă th c v n t i hành khách ph bi n nh t hi n nay trên th gi i. VTHKCC b ng xe buýt có th thích ph ng v i t t c các lo iă đôă th khác nhau. N u so v i m t s ngă th c VTHKCC kh iă l b ng xe buýt có m t s - VTHKCCăb ngă ăđi m n i b tănh ăsa : ăb Ủtăcóătínhăc ăđ ngăcao,ăítăc nătr ,ăhòaănh păv iăcácălo iă hìnhăv năt iăgiaoăthôngăđ khĕnăv ăđ ng l nă khácă nh :ă máyă bay,ă tƠ ă l a thì VTHKCC ngăb ăkhác.ăCóăth ăho tăđ ngătrongăđi ăki năkhóă ngăsá,ăth iăti tănênăcóăth ăti păc năđ năcácăvùngăch aăcóăh ăt ngă phátătri năm tăcáchă ă Ơng; - Khaiă thác,ă đi ă hƠnhă đ nă gi n,ă th nă l i.ă Cóă th ă nhanhă chóngă đi ă chỉnhă ch y năl h - t,ăhƠnhătrình,ă ă Ơngăthayă ngăho tăđ ngăc aăt y n; Khaiăthácăh pălỦăvƠăkinhăt ăv iă òngăkháchănh ăvƠătr ngăbình.ăCũngăcóăth ă tĕngăgi măch y năđiăkhiăs ăl - VTHKCCă b ngă ngăhƠnhăkháchăthayăđ i; ă b Ủtă cóă th ă ho tă đ ngă ă nh ngă n iă đ ă hìnhăth c VTHKCCăb ngăph - VTHKCCăb ngă că l nă mƠă cácă ngăti năbánhăs tăkhácăkhôngăđiăđ c; ăb Ủtăchoăphépăphơnăchiaănh ăc ăđiăl iăraăcácăt y năkhácă nha ătrênăc ăs ăm ngăl - ătrongăth iăgianăng nămƠăkhôngă nhă iăđ ngăthựcăt ăđ ăđi ăti tăm căđ ăđiăl iăch ng; Chiăphíăđ ăt ăítăvìăcóăth ăt nă ngăđ căt y năđ ngăhi năcó,ăchiăphíăkhaiă thácăth păh năcácălo iăhìnhăkhác,ămangăl iăhi ăq ăkinhăt ă- ưăh i. Tuy nhiên, do ch u sự chi ph i v m ngăl t pănh ăhi nănayămƠăph iăvƠătìnhăhìnhăgiaoăthôngăđôăth ph c ngăth c VTHKCC b ngă ăb Ủtăđưăb c l m t s b t c p và h n ch gơyă tácă đ ng tiêu cực t i các v nă đ s d ng c aă conă ng i,ă đi u này làm m tăđiăkh nĕngătină ùngăc a hành khách, v năđ này có th k đ nănh :ăNĕngă lực v n chuy n c a lo iă hìnhă nƠyă khôngă cao,ă nĕngă s khai thác th p. Không nh ng th , bên c nh ph iă th t v n chuy n th p, t că đ ngă yênă đ i mặt v i tình tr ng ùn t căgiaoăthôngăđ th đưălƠmăgi m sút kh nĕngăv n t i c a lo i hình th c này trong gi caoăđi m.ăVƠăđi ăđặc bi t cu iăcùngăđángăq anătơmănh tăđóăchínhălƠă đ an toàn, tính ti nănghiăvƠăđ tin c y c aăchúngăkhôngăcaoănênăđưăkhôngăđápă ng 2 đ tr c ph n l n yêu c u c a hành khách. B i v y, mặc d u nh năđ c sự đ ăt ,ăh c a chính ph và chính quy n các Thành ph l n thì lo i hình v n t i hành khách b ng xe buýt v nă ch aă đápă ngă đ c nhu c u c u c a khách hàng (chi m kho ng 6% - 7% trên t ng nhu c ăđiăl i c aăng Đ ngătr i dân). c thực tr ngăđó,ăcácănhƠăs n xu t và l părápăôătôătrongăvƠăngoƠiăn c n ph i t p trung nghiên c u, tính toán t iă c ăvƠăkhôngăng ng c i ti n nh m t o ra s n phẩm có k t c u đ m b o v mặt an toàn, tu i th caoăcũngănh ătrangăb nhi u ti n íchăđ đápă ngăđ c nhu c u c aăhƠnhăkháchăngƠyăcƠngăcao.ăCóănh ăv y thì hình th c v n t i hành khách công c ng m i d năđ đ c c i thi n và v năđ giaoăthôngăđôăth m i c gi i quy t. Hyperworks là m t trong nh ng ph n m m CAE (Computer Aid Engineering) n i ti ngăvƠăđ c ng d ng trong nhi ălƿnhăvực v i kh nĕngăphơnătíchăchínhă ácă ựa trên (FEM-Finit ăEl m ntăM tho )ăph ngăphápăph n t h u h n. Hyperworks giúp các doanh nghi p các trung tâm nghiên c u nâng cao ch tăl caoă nĕngă s t. Giúp t iă ng, gi m chi phí, nâng ă hóaă q áă trìnhă thi t k và s n xu t. Hyperworks cung c p gi i pháp toàn di n nh t m ra gi i pháp CAE trong n n công nghi p, bao g m c mô ph ng phân tích, qu n lý d li u tuy n tính và phi tuy n, t iă ch t l ng, sự t ăhoáăc u trúc, c u trúc ngătácăgi a các v t th , và nhi u ng d ngăđ i v iăcácăc ăc u. Chính vì nh ngălíă oăđóămƠăđ tài ắT iă uăhóaăđ b năkhungăxeăbuỦtăB45Ằ là r t c n thi t, có tính ng d ng cao và phù h p v i xu th hi n t iăcũngănh ătrongă t ngălai. 2. M c tiêu nghiên c u M c tiêu c a lu nă vĕnă lƠă điă sơ ă nghiênă c ngă ăb ỦtăB45ă đ ă ph ngă phápă t iă c ng d ng, s n xu t và l p ráp t iăCôngătyăCPăôătôă Tr H i, nh mălƠmătĕngăđ b n, tĕngăt i th k t c u, gi m kh iăl v t li u, mang l i giá tr kinh t cho nhà s n xu tăcũngănh ăng 3.ăĐ iăt ă hóaă kh ngă ng ng và m căđ s d ng i tiêu dùng. ng và ph m vi nghiên c u Đối tượng nghiên cứu: - Nghiên c Tr ătínhătoánăđ b n c a khung xe buýt B45 do công ty c ph n ô tô ng H i s n xu t và l părápăđ t iă làm vi c c aăkh ngă ăhóaăk t c u nh mălƠmătĕngăđ b n, kh nĕngă ng,ăgi m giá thành s n phẩm. 3 Phạm vi nghiên cứu: ng d ng ph n m măHyp rWorksătínhătoánăđ b n khung xe buýt B45 t đóă nghiên c 4.ăPh ăđ aăraăph ngăánăt iă ăhóaănh măđ tăđ c m cătiê ăđặtăraătrênăđơy. ngăphápăvƠăc ăs v t ch t ph c v nghiên c u Phương pháp nghiên cứu: - Phân tích lý thuy t và mô ph ngătínhătoánăđ b năkh ngă m măHyp rWorksă14ăđ lƠmăc ăs t iă ăhóa k t c ăkh ngă ngăôătôătrênăph n ngă . Cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu: - B ph n m m HyperWorks 17. - Ph n m m Catia V6. 5.ăụănghƿaăkhoaăh c và tính thi t thực c aăđ tài Đ tài nghiên c ă cóă Ủă nghƿaă vôă cùngă q ană tr ng trong vi că tínhă toánă đ b n c a k t c ,ăđặc bi tălƠăkh ngă kh ngă ngă ăkhách.ăĐ tƠiălƠmăc ăs đ t iă ăhóaăk t c u ng,ătĕngăkh nĕngăch u lực c a k t c .ăQ aăđó,ăgópăph n vào vi c s n xu t ô tô có k t c u ch u lực t t,ă ană toƠn,ă đ m b oă đ b n,ă đ c ng và kinh t c a kh ngă ng. 6. C u trúc lu năvĕnă Đ tài lu nă vĕnă ắT iă uă hóaă đ b n khung xe buýt B45Ằă g mă 06ă ch ng nh ăsa : Ch ngă1:ăT NG QUAN V V N T I HÀNH KHÁCH CÔNG C NG Ch ngă 2:ă C ă S PH Ch Đ LÝ THUY T V NGăPHÁPăPH N T B N C A K T C U B NG H UH N ngă3:ă NG D NG PH N M M HYPERWORKS TRONG TÍNH TOÁN K T C UăKHUNGăX NGăXEăBUụT Ch ngă4:ăTệNHăTOÁNăB NăKHUNGăX NGăXEăBUụT Ch ngă5:ăTHI T K T Iă UăHịAăKHUNGăX Ch ngă6:ăK T LU NăVĨăH NG PHÁT TRI N NG 4 CH NGă1 T NG QUAN V V N T I HÀNH KHÁCH CÔNG C NG 1.1. V năđ v giaoăthôngăđôăth hi n nay Trong th i kỳ h i nh p kinh t phát tri n, sự tĕngătr giao thông v n t i s là m tăb ng m nh m v lƿnhăvực căđiăđ ătiênăvƠăcũngăchínhălƠăti năđ thúcăđẩy cho m t n n kinh t ti p t c phát tri n và ngày càng v ng m nh. Song song v iăđó,ăgiaoăthôngă v n t i s góp ph n rút ng n th i gian v n chuy năhƠngăhóaăcũngănh ăconăng i,ăđơyă là y u t chính làm c t gi măchiăphíăvƠătĕngăhi u qu s n xu t. Mặc dù v y, nhi ănĕmă tr l iăđơyăsự tĕngătr ng bùng n c aălƿnhăvực giao thông v n t iăđưăb c l nhi u b t c p và gây ra nhi ăkhóăkhĕnăchoăconăng cũngănh ătìnhăhìnhăùnăt căgiaoăthôngăth i trong vi c gi i quy t v năđ v m ngăl i ng xuyên di n ra t iăcácăđôăth . 1.1.1. Tình hình giao thông đô thị và nhu cầu sử dụng phương tiện của con người T iăVi tăNam,ătìnhătr ngăùnăt căđ ngă ăcácăđôăth ăl nănh ăHƠăN iăvƠăTP.ăH ă ChíăMinhănhìnăch ngăđangăr tăđángăbáoăđ ng.ăTh oăBáoăcáoăc aăB ăGiaoăthôngăv nă t iătrongănĕmă2012,ăt iăHƠăN iăđưăcóă67ăđi măùnăt cănghiêmătr ng,ăconăs ănƠyăt iăTP.ă H ăChíăMinhălƠă76ăđi m.ăĐ nănĕmă2014,ămặcă ùăs ăl t iăcácăthƠnhăph ănƠyăcóă ăh ngăđi măùnăt cănghiêmătr ngă ngăgi măđiănh ngăl iăphátăsinhănhi ăđi măùnăt căc că b ăkhácăvƠătìnhăhìnhăùnăt căgiaoăthôngăv nă i năbi năh tăs căph căt p.ăThựcătr ngăùnă t căgiaoăthôngăt iăcácăđôăth ăl năc aăVi tăNamălƠăh ăq ăc aăcácăng yênănhơnăchínhă nh ănh ăc ăgiaoăthôngăl n,ătỉăl ăs ă ngăph ngăti năcáănhơnăcao,ăt căđ ăđôăth ăhóaă nhanh,ătrongăkhiăc ăs ăh ăt ngăGiaoăthôngăv năt iăđôăth ăcònăthi ăvƠăch aăhoƠnăthi n,ă ch tăl ngă chăv ăv năt iăhƠnhăkháchăcôngăc ngăcònăth pầ[Theo [1], thực trạng sử dụng phương tiện giao thông, trang 42] Q áătrìnhăphátătri năkinhăt ,ăcôngănghi păhóa,ăhi năđ iăhóaălƠăti năđ ăchoăq áă trìnhăđôăth ăhóa.ăNh ăc ă iăch y năl ônătĕngăth oăq áătrìnhăphátătri năkinhăt ă- ưăh i.ă Nh ăc ă iăch y năhƠnhăkháchăch ă y ăph ăth căvƠoăsựăphátătri nă ơnăs ,ănh ăc ă v năch y năhƠngăhoáă ph ăth căvƠoăsựăphátătri năkinhăt . Trongăđi ăki năhi nă nay,ă nh ă c ă điă l iă t iă cácă đôă th ă Vi tă Namă đ đ că gi iă q y tă yă nh tă ch ă y ă thôngă q aă ngăb ,ă oăđóăq áătrìnhăm ăr ngăkhôngăgianăđôăth ălƠăđi ăt tăy .ăQ áătrìnhăđôăth ă hóaăđưăth ăhútăng iă ơnăngo iătỉnhăv ăcác đôăth ăl năđ ălƠmăvi că oăc ăh iăvi călƠm,ă 5 h căt păvƠăsinhăho tăđ căc iăthi năvƠăđaă ng. Nhi ăkh ăch cănĕngăkinhăt ,ăkh ăch că nĕngă đôă th ă vƠă cácă kh ă đôă th ă m iă đ cáchăđiăl i,ănh ăc ăs ă ngăph că hìnhă thƠnhă kéoă th oă nh ă c ă điă l i,ă kho ngă ngăti năgiaoăthôngăch tăl ngăcaoầăngƠyăm tătĕngă lƠmăm ăr ngăkhôngăgianăđôăth .ăT yănhiênăkhôngăgianăđôăth ăvôăhìnhăb ăgi iăh năm tă ph năthôngăq aătiê ăchíăth iăgianăđiăl i. Kinhăt ăphátătri nămangăl iăchoăng căs ngăngƠyăcƠngăđ iă ơnăđi ăki năs ngăngƠyăcƠngăđ cao,ăch tăl ngăc căc iăthi nă năđ nănh ăc ăs ă ti nă ch tă l ngă caoă ngƠyă cƠngă l n,ă nh ă c ă s ă h ă ph cănơngă ngăph ngă ngă ti nă cáă nhơnă ngƠyă cƠngă tĕng,ămặcă ùăchínhăph ăđưăcóăcácăc ăch ,ăgi iăphápănh măkh ngăch ătĕngăph ngăti nă cáă nhơn,ă t yă nhiênă ch aă cóă cácă lo iă hìnhă giaoă thôngă thayă th ă nênă vi că kh ngă ch ă ph ngăti năcáănhơnăch aăhi ăq . Theo s li u c a S Giao thông v n t i Hà N i, tínhăđ n nay, t i Hà N iăđưăcóăkho ng 5 tri u xe máy và 535 nghìn xe ô tô. Con s này t i TP. H Chí Minh là kho ng 6, 2 tri u xe máy và 574, 5 nghìn xe ô tô. Nhìn chung, tỉ l đ m nh năph ngăth c c aăph ngăti năc ăgi i cá nhân t i Hà N i và TP. H Chí MinhălƠătrênă70%,ăcaoăh nănhi u so v iăcácăđôăth khác trên th gi iănh ăParisă(2008)ă là 32%, New York (2010) là 33%, Berlin (2010) là 32%, Tokyo (2009) là 12%, Th ng H i (2011) là 20%. Trong b i c nhăđó,ătínhăđ n th iăđi m hi n t i xe buýt là hình th c v n t i hành khách công c ng (VTHKCC) ch đ o t i Hà N i và TP. H Chí Minh, tuy v y ch tăl ng d ch v VTHKCC b ng xe buýt t iăcácă đôăth l năn v n còn r t th p so v i các qu c gia phát tri n trên th gi i và tỉ l đ m nh năph c ta ng th c c a lo i hình VTHKCC này chỉ đápă ng kho ng 10% nhu c ă điă l i c a ng i dân. 1.1.2. Các phương thức vận chuyển hành khách Nh ăđưăđ ăc p,ăv năđ ă iăch y năđiăl iăc aăconăng đangăchi mătỉăl ăkháăcao.ăN ă étăch ngăchoăc ăn điăl i, tínhăđ n nay s l ph ng s d ngăph iăb ngăph ngăti năcá nhân c,ătheo kh o sát trong t ng nhu c u ngăti n là xe máy chi m kho ng 73%, Các ngăti n công c ng mà ch y u là xe buýt chi m 5%. Xe ôtô con và xe taxi chi m 10%, tỷ l ăđ păđưăgi m xu ng chỉ còn 3,8%, còn l iălƠăcácăph ngăti n khác chi m (8,2%). Q aăv năđ ăv ăthựcătr ngăs ă ngăph b căl ănh ngăb tăc păv ăthóiăq năs ă ngăti năđ ngăph căđ ăc pătrênăđơyăđưăph nănƠoă ngăti năgiaoăthôngăc aăconăng i,ămƠă 6 đi ăđángăchúăỦă ăđơyălƠănh ngăconăs ăv ăph ng.ăVi căl mă ngăph ngăti năcá nhơnămƠăconăng ngăti năcáănhơnăđưătácăđ ngă iăđangăs ă ăđ nătìnhătr ngăgiaoăthôngă đôăth ,ălƠăng yênănhơnăgơyănênăáchăt căgiaoă thôngăt oăraănhi ăh ăl yătrongăcácălƿnhă vựcăđ iăs ngă ưăh i.ăNh ăv y,ăv năđ ăc tăy ăhi năt iăđ ăgi iăq y tătìnhătr ngăùnăt că chỉăcóăth ălƠăgi măthi ăm căđ ăs ă đóăvi căđiăl iăs ăápă ngăph ngăti năcáănhơnăc aăconăng i,ăthayăvƠoă ngăđ ngăb ăb ngăhìnhăth căv năt iăcôngăc ng. Dựa trên ti năđ đó,ă vi c phát tri n lo i hình VTHKCC b ngă ă b Ủtă đ nh ng gi iăphápăcĕnăc ăđ ki m soát, h n ch ph că ácă đ nh s là m t trong ngăti n xe cá nhân nh đó,ăgi m ùn t c giao thông t iăcácăđôăth l n. Th oă đó,ă n ph că taă đưă cóă gi iă phápă đ ă t ă vƠă q yă ho ch m t cách m nh m v ngăti n và h th ng giao thông công c ng. Tínhăđ n th iăđi m hi n t i trên toàn qu c có 57/63 tỉnh thành có h th ng VTHKCC b ngă ăb Ủt,ătrongăđóă02ăthƠnhăph Hà N i và TP. H Chí Minh có m ngăl i m nh nh t. Theo s li u th ng kê, c n hi n có 42 tỉnhăđưăcóăQ yăho ch VTHKCC b ngă ăb Ủtăđ c c UBND tỉnh, thành ph phê duy t; 11 tỉnh có quy ho chăliênăq anăđ n VTHKCC b ng xe buýt n m trong Quy ho ch giao thông v n t i; 03 tỉnhălƠăĐ ngăTháp,ăHƠăGiangăvƠăSócăTrĕngăđưăl p Quy ho chăliênăq anăđ n VTHKCC b ng xe buýt và ch phê duy t; 07 tỉnh thành ch aăcóă quy ho chăliênăq anăđ n VTHKCC b ng xe buýt. [theo [1], Tổng quan về VTHKCC bằng xe buýt trên toàn quốc, trang 33]. Xét v m tă đ ph n c có t t c 9.264 xe buýt, Hà N i và TP. H Chí Minh chi m 46% (4.268 chi c). V c ăc u ph l ngă ti n,ă trênă đ a bàn c ngăph ngăti n ch y u là xe buýt nh và buýt trung bình (chi m 78,7%). S ngăti n xe buýt cỡ l n ch y u t i Hà N i và TP. H Chí Minh (chi măđ n 90%),ăngoƠiăraăđ đápă ng t t v mặt nhu c ăvƠătĕngăm căđ phù h p cho m iăđ i t ng, n u chỉ xét riêngă choă đ aă bƠnă nƠyă ch ng lo iăđaă ngăvƠăđ căs ăl ă b Ủtă cònă đ cănh ăs ăđ bên phân theo loại đô thị năm 2015, trang 36] c phân chia thành nhi u i [theo [1], Cơ cấu phương tiện 7 Buýt th nghi m tỉnh li n k 25.6% Buýt th nghi m n i ngo i thành 0.5% Buýt v n chuy n h c sinh 49.3% 3.8% 17.5% B Ủtăth ng Hình 1.1. Biểu đồ thể hiện mức 3.3% n chuy độ chủng loại xe buýt tại TP. HồBuýt Chí vMinh [1] n sinh viên Buýt v n chuy n công nhân 1.2. Kh oăsátăđánhăgiáăcácăđi uăki năho tăđ ngăvƠăs ă ngăxeăBuỦtă n c ta V n t i hành khách công c ng b ng xe buýt sau khi chính th căđiăvƠoăho tăđ ng đưă mangă l i nhi u y u t tích cực, góp ph n gi i quy t đ thông, gi m thi u ô nhi mămôiătr vi c s d ngă ph c hi nă t ng ùn t c giao ng và ti ng n gây nên b i m căđ tĕngăcaoăc a ngăti n cá nhân. Bên c nhă đó,ă hìnhă th c v n t i hành khách công c ng b ng xe buýt còn b c l m t s b t c p thi u sót có th k đ nănh : - M că đ bao ph m ngă l i tuy n VTHKCC b ng xe buýt trên toàn qu c th p, trùng lặp tuy n cao, tính k t n i gi a các tuy n kém d năđ n ho tăđ ngăch aă hi u qu . - H th ng KCHT ph c v VTHKCC b ng xe buýt ch aăđ đúngă m c (thi căq anătơmăđ ăt ă ă đi m d ng, nhà ch , h th ng bi nă báoă thôngă tină khôngă đ yă đ , thi ăbưiăđ xe buýt,ầ) gơyăkhóăkhĕnăchoăvi c ti p c n c a HK và gi m hi u qu ho tăđ ng c a h th ng. - H u h t các tỉnh, thành ph ch aăcóăTr ngătơmăq nălỦăđi u hành ho tăđ ng VTHKCC nói chung và VTHKCC b ng xe buýt nói riêng, đ iăngũăcánăb qu n lý còn thi u, y u. Chính vì nh ngălíă oăđóăđưălƠmăchoăđi u ki n ho tăđ ng c a lo i hình th c này th ng xuyên tr nên quá t i trong gi caoăđi m, c th có th k đ nănh ăh th ng d ng trong th iă đi m này xe buýt nhanh n i thành Hà N i, v i lo i xe buýt s th ng xuyên ph i v n chuy n bình quân 13.485 khách/ngày, 40 hành khách/chuy n xe, riêng nh ngăngƠyăcaoăđi măđ tă17.465ăl t hành khách/ngày. Vào khung gi cao đi m, bình quân có 70 hành khách/chuy n xe, nhi ăl t xe v n chuy n t 105 - 115 hành khách/chuy n. Liên t c ph i ho tăđ ngătrongăđi u ki n quá t i cùng v i vi c quy ho chăđ ngăsáăch aăđ m b oăđưătrực ti p làm gi m ch tăl ng và tu i th c a c a xe, 8 gây gi m sút m căđ s d ng c a hành khách, [theo [1], các tồn tại, hạn chế, trang 67]. Cũngăvìăth ămƠăvi căth ăhútăvƠăkê ăg iăng đ ăl nă oăch tăl ngăvƠăđ ăanătoƠnăc aăcácăt y nă choăvi căthayăth ăph iă ơnăs ă ngă ăb ỦtăđangălƠăv nă ăb ỦtălƠăch aăđ ăđ ăth y tăph că ngăti năcáănhơn. 1.3. ụănghƿaăc a vi c nghiên c u tính toán t iă uăhóaăđ b n xe Buýt Q aăphơnătíchăđánhăgiáătínhăhìnhăGiaoăthôngăcôngăc ng t iăcácăđ th n nh n th y còn r t nhi ăkhóă khĕn,ă t quy ho ch m ngăl m ngăl i xe buýt và ch tăl nóiăriêng,ăđangăt ngăb c ăđ i s ng c aăng iă đ ngă sáăđ n quy ho ch ng VTHKCC. Vi t nam nói chung và t iăcácăđôăth l n c phát tri n,ăc ăs h t ngăđangăđ c nâng cao cùng v i nhu i dân. Vi c quy ho ch m ngăl i Giao thông công c ngăđangătrongăth i kỳ c p thi t và ph i nhanh chóng thực hi n h năbaoăgi h t,ăđiăcùngăv i nó là ch tăl ch tăl ngăph ngăti n v n t i c năđ Vi c nghiên c u tính toán t iă đ nâng cao ch tăl c ta, ngăchoăph ngăđ ng sá, c c i thi n nhi ăh năn a. ăhóaăkh ngă ngă ăb ỦtălƠăm cătiê ăđ u tiên ngăti n v n t i hành khách công c ng,ăđ ng th i phù h p v i n n kinh t hi n nay. Vi c nghiên c u này s mang l i m t s - Đánhăgiáăch ngăch tăl ăđi m sau: ng c aă ăb Ủtăđangăho tăđ ng t iăcácăđôăth l n. T đóăđặt ra v năđ n v nơngăcaoăđ b n, tu i th cũngănh ătínhăêmă u và tính mỹ quan c aăph ngăti n v n t i là xe buýt. - Ti t ki m và rút ng năđ d ng ph n m m t iă - Ti t ki măđ c nhi u khâu trong quá trình s n xu t vì vi c ng ăchoăphépămôăph ng m t cách trực quan và sát v i thực t . c nguyên v t li u mà v năđ m b o ch tăl Xe b Ủt.ăĐi ăđóăcũngăđ ngănghƿaăv i vi c ti t ki mănĕngăl tr ng, sự an toàn cho ng và gi m ô nhi m môi ng. - T đóăchiăphíăs n xu t s gi m và mang l i m t giá thành h p lý phù h p v i tình hình khách quan hi n nay. T t c nh ng vi c trên nh mă h ch tăl ngă đ n m t m că tiê ă chính,ă đóă lƠă nơngă caoă ng v n t i hành khách công c ng, mà ti năđ là sự an toàn, tho i mái, ti n nghi cho hành khách, t đóă kh y nă khíchă đ c vi că tină ùngă ph ngă ti n xe buýt công c ng, và gi i quy t m t cách hi u qu tình hình kẹt xe, an toàn giao thông hi n nay. 9 CH C ăS LÝ THUY T V Đ NG 2 B N C A K T C U B NGăPH PHÁP PH N T 2.1. Lý thuy t b n v ph Ph NGă H UH N ngăphápăph n t h u h n ngă phápă PTHHă lƠă m tă ph ngă phápă s , s d ng trong nhi ă lƿnhă vực kỹ thu tăkhácănha ,ătrongăđó cóălƿnhăvựcăc ăh c k t c u. B n ch t c a PTHH là chia v t th ra thành m t t p h u h n các mi n con li nănha ănh ngăkhôngăliênăk t hoàn toàn v i nhau trên kh p t ng mặt biên c aăchúng.ăTr ng chuy n v , bi n d ng, ng su t đ c g i là m t PTHH. D ng ph n t că ácăđ nh trong t ng mi n con, m i mi năđ có th là thanh, thanh d m, t m, v , kh i, các ph n t đ c n i k t v i nhau qua các nút. 2.1.1. Bài toán cơ học kết cấu Khiăngo iălựcătácă ngăvƠoăv tăth ,ăkhi năv tăth ăb ăbi nă b ngăv iăngo iălực.ăT ăđơyăhìnhăthƠnhăbƠiătoánăc ăh căk tăc ,ăth iă ngăph ngă vƠă n iălựcăcơnă ngăđ căth ăhi nă ngătrìnhăviăphơn. Hình 2.1. Sơ đồ logic quá trình phân tích bài toán cơ học kết cấu Ph ngăphápăPTHHăđ ăgi iăbƠiătoánăc ăh căk t c ăcóăth ăthựcăhi năb ngăcáchă l yăchuyển vị làm gốc (ẩnăs ălƠăch y năv )ăhoặcăl yăứng suất làm gốc (ẩnăs ălƠălực). 10 2.1.2. Biểu thức tổng quát ma trận độ cứng phần tử và kết cấu Maătr năđ ăc ngăph năt ăđ Khiăph năt ăb ăbi nă ngă cóăph iătácă ngătrìnhăcơnăb ngănĕngăl V că ơyă ựngă ựaătrênăsựăcơnăb ngătƿnhăc aăph năt .ă ngăc aăv ct ăngo iălựcă{Fe}ăđặtăt iănútăc aănó,ătaă ng: W (2.1) Trongăđó: V: Công sinh ra doăđi măđặtăc aăv ct ăngo iălựcăt iănútăph năt ă{Fe} gây ra làm nútă chăch y năm tăl ngăb ngăv ct ăch y năv ă{ e}T. Doăđó:ă V {u e }T {Fe } (2.2) W:ănĕngăl ngăbi nă ngăc aăph năt ăk tăc ă oăv ct ăngo iălựcă{Fe} gây ra. Do đó:ă W 1 { }T { }dV . 2V (2.3) V i:ă { }T :ăv ct ă ngăs t { } :ăv ct ăbi nă ng V:ăth ătíchăc aăph năt ăk tăc Khiă gi ă v ct ă ngo iă lựcă {Fe}ă khôngă đ i,ă m tă bi nă thiênă oă { u e } c aă v ct ă ch y năv ănútă{ e}ăph iăgơyăraăcácăbi năthiênă oă { } c aă ngăs tă { } và { } c aă bi nă ngă { } ,ăth oăng yênălỦăcôngă o,ătaăcó: V W (2.4) Trongăđó: V { u e }T {Fe } W 1 [{ }T { } { }T { }]dV 2V Trongăđó: [D]:ămaătr năđƠnăh i [B]:ămaătr năđ oăhƠmăhayămaătr năhìnhăh c Doăđó,ătaăđ c: