Xem mẫu
- 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)
nguon tai.lieu . vn
