Luận văn Nghiên cứu thiết kế cải tiến tính năng hấp thụ năng lượng va chạm trực diện của xe khách (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu thiết kế cải tiến tính năng hấp thụ năng lượng va chạm trực diện của xe khách (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÁ ÐƯỢC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẢI TIẾN TÍNH NĂNG HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG VA CHẠM TRỰC DIỆN CỦA XE KHÁCH NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ÐỘNG LỰC - 60520116 S K C0 0 4 9 7 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÁ ĐƢỢC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẢI TIẾN TÍNH NĂNG HẤP THỤ NĂNG LƢỢNG VA CHẠM TRỰC DIỆN CỦA XE KHÁCH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC- 60520116 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÁ ĐƢỢC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẢI TIẾN TÍNH NĂNG HẤP THỤ NĂNG LƢỢNG VA CHẠM TRỰC DIỆN CỦA XE KHÁCH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC- 60520116 Hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN THÀNH TÂM Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGUYỄN BÁ ĐƢỢC Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 16/08/1987 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Quảng Trị Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 88 Trương Văn Thành, P.Hiệp Phú, Q9, HCM Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0167.457.8483 Fax: E-mail: dh07ot@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 10/2006 đến 10/ 2010 Nơi học: Trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Ngành học: Công nghệ kỹ thuật ô tô Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 23/06/2010, TP. HCM III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 10/ 2010 Trung tâm dạy nghề Phước Lộc Giáo viên đến nay Huyện Tân Thành, Bà Rịa Vũng Tàu i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 09 năm 2016 (ký tên và ghi rõ họ tên) NGUYỄN BÁ ĐƯỢC ii
6. LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn khoa học là TS Nguyễn Thành Tâm, người đã định hướng giải quyết các vấn đề khoa học và tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin cảm ơn tập thể các đồng nghiệp công tác tại trung tâm dạy nghề Phước Lộc đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho tôi thực hiện luận văn này. Tôi xin cảm ơn tất cả quý Thầy, Cô tham gia giảng dạy chương trình đào tạo thạc sĩ kĩ thuật cơ khí động lực đã trang bị cho tôi những kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin gởi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân đã quan tâm, động viên và giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu để hoàn thành bản luận văn. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 09 năm 2016 Học viên: NGUYỄN BÁ ĐƯỢC iii
7. TÓM TẮT Dựa vào tiêu chuẩn ECE R94 và ECE R66 ứng dụng phần mềm LS - DYNA xây dựng mô hình phần tử hữu hạn và mô phỏng phân tích tính an toàn kết cấu đầu ô tô khách khi xảy ra va chạm trực diện. Căn cứ vào vấn đề tồn tại kết cấu đầu xe, tiến hành đưa ra các phương án thiết kế bộ hấp thụ năng lượng va chạm trực diện đặt trước đầu xe nhằm giảm lực va đập, giảm được tổn thương hành khách khi xảy ra va chạm trực diện, đồng thời mô phỏng kiểm nghiệm tính năng an toàn kết cấu. Kết quả mô phỏng cho thấy, kết cấu đầu xe sau khi cải tiến thỏa mãn điều kiện an toàn. Kết quả, thiết kế bộ hấp thụ năng lượng đặt trước đầu xe thì gia tốc va chạm giảm 14%, tăng tính năng an toàn cho hành khách. Từ khóa: va chạm trực diện, kết cấu ô tô khách, phân tích mô phỏng, cải tiến. ABSTRACT The finite element model of was developedand LS – DYNA software was use to simulate structural safety of the bus when frontal impact happens. Based on the existing structural problems of the car, proceed given the design plans of the energy absorbing frontal collisions before the car set to reduce impact force, reduce passenger injuries occur and direct touch, test and simulate the structural safety features. Result, the design of energy absorbing front of the car is set accelerator collisions decreased by 14%, increased safety features for passengers. Keywords: Structural passenger cars, frame car, design of experiments, analysis simulation, fimprovement . iv
8. MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Abstract iv Mục lục v Danh mục ký hiệu và từ viết tắt ix Danh sách các bảng x Danh sách các hình xi Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1 1.1. Tình hình tai nạn giao thông 1 1.2. Nghiên cứu trong và ngoài nước 1 1.2.1. Nghiên cứu ngoài nước 1 1.2.2. Nghiên cứu trong nước 4 1.3. Tính cấp thiết của đề tài 4 1.4. Mục tiêu nghiên cứu 6 1.5. Phương pháp nghiên cứu 6 1.6. Phạm vi nghiên cứu 6 1.7. Nội dung nghiên cứu 7 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM 8 2.1. Cơ sở lý thuyết về va chạm 8 2.1.1. Va chạm 8 2.1.2. Lực va chạm và xung lực va chạm 8 2.1.3.1. Đặc tính biến dạng không đổi của đầu trước của xe (f = const) 10 2.1.3.2. Đặc tính biến dạng tuyến tính của đầu trước của xe F. c. x 10 v
9. 2.1.3.3. Lực biến dạng phụ thuộc tuyến tính vào vận tốc biến dạng F k. x 11 2.1.3.4. Biến dạng đàn hồi và định luật hooke 12 2.1.3.5. Định luật poisson 13 2.1.3.6. Giới hạn bền và hệ số an toàn của vật liệu 14 2.2. Ứng dụng phần mềm vào nghiên cứu. 16 2.2.1. Phần mềm hypermesh 16 2.2.2. Phần mềm hyperview 17 2.2.3. Phần mềm ls – dyna 17 Chƣơng 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN KHUNG XƢƠNG Ô TÔ KHÁCH GHẾ NGỒI TRÊN PHẦN MỀM 18 3.1. Mô hình tổng thể ô tô khách (3d) 18 3.2. Mô hình tổng thể ô tô khách (2d) 19 3.3. Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn 19 3.3.1. Chỉnh sửa mô hình từ file cad 3d trong hypermesh 19 3.3.2. Chia lưới mô hình khung xương xe khách 20 3.3.3. Kiểm tra và chỉnh sửa lưới mô hình khung xương xe khách 22 3.3.3.1. Kiểm tra chất lượng lưới 22 3.3.3.2. Chỉnh sửa lưới 22 3.3.4 hàn lưới 23 3.3.5. Chọn vật liệu và đặc tính cho mô hình 24 3.3.5.1. Chọn vật liệu 24 3.3.5.2. Tạo đặc tính cho mô hình 25 3.3.6. Gắn khối lượng trên mô hình xe khách 26 3.3.7. Tạo liên kết giữa các thành phần trong mô hình 29 3.3.7.1. Tạo set nodes 29 3.3.7.2. Tạo set part 29 3.3.7.2. Xác định trọng tâm của mô hình xe khách 30 3.3.7.3. Tạo tiếp xúc giữa toàn bộ xe với mặt đường, vật cản 31 3.3.7.4. Xác định chiều trọng lực 34 vi
10. 3.3.8. Gán điều kiện biên 38 3.3.8.1. Thiết lập vận tốc 38 3.3.8.2. Thiết lập thông số 38 CHƢƠNG 4 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TÍNH AN TOÀN KẾT CẤU ĐẦU XE KHÁCH GHẾ NGỒI VÀ PHƢƠNG PHÁP CẢI TIẾN KẾT CẤU ĐẦU XE KHI XẢY RA VA CHẠM TRỰC DIỆN 43 4.1. Kết quả của quá trình va chạm trực diện khi chưa gắn bộ hấp thụ năng lượng trực diện 43 4.1.1. Quá trình va chạm trực diện phía trước 43 4.1.2. Chuyển vị của xe khi va chạm trực diện lúc chưa cải tiến 44 4.1.3. Vận tốc của xe khi va chạm trực diện lúc chưa cải tiến 45 4.1.4. Gia tốc của xe khi va chạm trực diện lúc chưa cải tiến 46 4.2. Phương pháp cải tiến mô hình trong quá trình va chạm trực diện 47 4.3. Bộ hấp thụ năng lượng va chạm trực diện 48 4.3.1. Bộ hấp thụ năng lượng va chạm trực diện được gắn cho ô tô khách 48 4.3.2. Cấu tạo bộ hấp thụ năng lượng va chạm trực diện cho ô tô khách. 49 4.3.2.1. Đầu piston 49 4.3.2.2. Đệm cao su 49 4.3.2.3. Trụ piston 50 4.3.2.4. Xylanh 50 4.3.2.5. Thanh giảm chấn 51 4.3.2.6. Cản trước giảm chấn 51 4.4. Kết quả quá trình va chạm trực diện khi gắn bộ hấp thụ năng lượng va chạm trực diện 53 4.4.1. Qua trình va chạm trực diện phía trước 53 4.4.2. Chuyển vị của xe khi va chạm trực diện khi có bộ hấp thụ 53 4.4.3. Vận tốc của xe khi va chạm trực diện khi có bộ hấp thụ 54 4.4.4. Gia tốc của xe khi va chạm trực diện khi có bộ hấp thụ 55 vii
11. 4.5. So sánh kết quả va chạm trước và sau khi gắn thêm bộ hấp thụ năng lượng va chạm trực diện 55 4.5.1. So sánh chuyển vị của xe trước và sau khi gắn thêm hấp thụ năng lượng va chạm trực diện 55 4.5.2. So sánh vận tốc của xe trước và sau khi gắn thêm hấp thụ năng lượng va chạm trực diện 56 4.5.3. So sánh gia tốc của xe trước và sau khi gắn thêm hấp thụ năng lượng va chạm trực diện 57 Chƣơng 5 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 59 5.1. Kết luận 59 5.2. Hướng phát triển 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 viii
12. DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ECE R66 Tiêu chuẩn Châu Âu PTHH Phần tử hữu hạn CAE Kỹ thuật máy tính t Khoảng cách từ trọng tâm đến trục {U} Chuyển vị nút {e} Hàm trạng thái biến dạng  Ứng suất  Độ giãn dài  Hệ số poisson M Moment L Chiều dài tổng thể của xe B Chiều rộng cơ sở  Vận tốc góc J Moment quán tính Q235B, Q245B Loại thép Cacbon dùng làm thử nghiệm MAT Loại vật liệu ix
13. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3.1: Thông số vật liệu sử dụng trong mô hình 25 Bảng 3.2: Thông số vật liệu trong HyperMesh khi kiểm tra bằng chức năng Utility Material Table. 25 Bảng 3.3: Thống kê khối lượng khảo sát các bộ phận trên xe khách ghế ngồi 26 x
14. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Thử nghiệm của Mỹ theo tiêu chuẩn FMVSS 208 2 Hình 1.2: Thử nghiệm theo tiêu chuẩn ÚC 3 Hình 1.3: Thử nghiệm theo tiêu chuẩn nhật bản 3 Hình 1.4: Thử nghiệm va chạm của hãng Mercedes-Benz 4 Hình 1.5: Biến dạng kết cấu khung xương ô tô sau khi va chạm trực diện 5 Hình 2.1: Mô hình khi xe va chạm với vật cản. 9 Hình 2.2: Phương tác dụng lực lên vật rắn khi nén 13 Hình 2.3: Không gian an toàn theo mặt cắt ngang 15 Hình 2.4: Không gian an toàn theo mặt cắt dọc 16 Hình 3.1: Mô hình khung xương xe khách trong môi trường Catia 3D 18 Hình 3.2: Mô hình xe khung xương được nhập vào phần mềm HyperMesh 19 Hình 3.3: Mô hình bên ngoài của xe khách 19 Hình 3.4: Mô hình khung xương đã chỉnh sửa trước khi chia lưới 20 Hình 3.5: Mô hình 3D trong môi trường làm việc HyperMesh của xe khách 21 Hình 3.6: Bảng điều khiển Midsurface 21 Hình 3.7: Bảng điều khiển chia lưới tự động 22 Hình 3.8: Hiện thị các lỗi lưới xấu (đỏ), không tốt (vàng), tạm được (xanh da trời) 22 Hình 3.9: Bảng điều khiển qualityindex 23 Hình 3.10: Vị trí cần hàn lưới giữa 2 chi tiết 23 Hình 3.11: Các nút lưới đã được hàn với nhau 24 Hình 3.12: Bảng thiết lập các thông số về vật liệu 24 Hình 3.13: Thiết lập tạo đặc tính cho Components 26 Hình 3.14: Mô hình và bảng điều khiển Masses 28 Hình 3.15: Thiết lập khối lượng trên mô hình lưới 28 Hình 3.16: Chức năng hiện thị nhóm liên kết được tạo giữa cầu và mâm xe trước . 29 xi
15. Hình 3.17: Bảng điều khiển khi tạo Set Part 29 Hình 3.18: Hộp thoại hiện thị các thông số tính toán của mô hình trong HyperMesh 30 Hình 3.19: Nhập tọa độ trọng tâm trong bảng điều khiển Nodes 30 Hình 3.22: Bảng điều khiển chức năng tạo tiếp xúc Interfaces 32 Hình 3.23: Thiết lập tạo tiếp xúc giữa các bề mặt của đối tượng 32 Hình 3.24: Bảng nhập tên đối tượng cần tạo tiếp xúc 32 Hình 3.25: Bảng thiết lập thông số cho bề mặt tiếp xúc 33 Hình 3.26: Bảng thiết lập đối tượng chính và phụ khi tao tiếp xúc 33 Hình 3.27: Thiết lập và cập nhật đối tượng tiếp xúc 33 Hình 3.28: Bảng thiết lập thông số tiếp xúc bề mặt 34 Hình 3.29: Trong chức năng Tools để tạo chiều trọng lực 35 Hình 3.30: Bảng nhập tên chiều trọng lực 35 Hình 3.31: Bảng thông số thiết lập chiều trọng lực theo phương Z 35 Hình 3.32: Bảng điều khiển định vị đối tượng 36 Hình 3.33: Chọn đối tượng cần định vị (cố định) 37 Hình 3.34: Các nodes được định vị trên đối tượng sau khi chọn 37 Hình 3.35: Mặt đường và vật cản đã được tạo cố định 38 Hình 3.36: Bảng điều khiển nhập các giá trị về đại lượng chuyển động vật lý 38 Hình 3.37: Bảng điều khiển Control Cards 39 Hình 3.38: Thiết lập dung lượng phân tích cho LS - DYNA 39 Hình 3.39: Thiết lập thông số về năng lượng 39 Hình 3.40: Thông số tỷ lệ hao hụt năng lượng 40 Hình 3.41: Thiết lập các thông số về thời gian mô phỏng 40 Hình 3.42: Thông số xuất dữ liệu tính toán mô phỏng 41 Hình 3.43: Thiết lập thông số bước thời gian 41 Hình 3.44: Thông số xác định dữ liệu đầu ra trong mô phỏng 42 Hình 4.1: Mô hình khung xương va chạm phía trước 43 Hình 4.2: Mô phỏng ở 180ms với va chạm phía trước khi chưa cải tiến 44 xii
16. Hình 4.3: Biến dạng Chassis khi va chạm phía trước khi chưa cải tiến 44 Hình 4.4: Chuyển vị của xe khi va chạm phía trước lúc chưa cải tiến 45 Hình 4.5: Vận tốc của xe khi va chạm phía trước lúc chưa cải tiến 46 Hình 4.6: Gia tốc của xe khi va chạm phía trước lúc chưa cải tiến 47 Hình 4.7: Bộ hấp thụ năng lượng va chạm trực diện cho ô tô khách 48 Hình 4.8: Cấu tạo của ống giảm chấn 49 Hình 4.9: Cấu tạo của đệm cao su 50 Hình 4.10: Cấu tạo của piston 50 Hình 4.11: Cấu tạo của xylanh 51 Hình 4.12: Cấu tạo của thanh giảm chấn 51 Hình 4.13: Tấm cản trước trong cơ cấu 52 Hình 4.14: Cấu tạo của tấm cản trước bằng sắt ống tổ ong. 52 Hình 4.15: Mô phỏng ở 180ms với va chạm phía khi đã cải tiến 53 Hình 4.16: Biến dạng Chassis khi va chạm phía khi đã cải tiến 53 Hình 4.17: Chuyển vị của xe khi va chạm trực diện khi có bộ hấp thụ 54 Hình 4.18: Vận tốc của xe khi va chạm trực diện khi có bộ hấp thụ 54 Hình 4.19: Gia tốc của xe khi va chạm trực diện khi có bộ hấp thụ 55 Hình 4.20: Chuyển vị của xe khi va chạm trực diện khi có bộ hấp thụ và không có bộ hấp thụ 56 Hình 4. 21: Vận tốc của xe khi va chạm trực diện khi có bộ hấp thụ và không có bộ hấp thụ 57 Hình 4.22: Gia tốc của xe khi va chạm trực diện khi có bộ hấp thụ và không có bộ hấp thụ 58 . xiii
17. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Tình hình tai nạn giao thông Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu của con người ngày càng cao. Nhiều lĩnh vực được phát triển và nâng cao không ngừng đã đóng góp to lớn của nền khoa học kỹ thuật. Đất nước ta hội nhập vào nền kinh tế của thế giới nên việc tiếp thu các phát minh khoa học kỹ thuật mới là việc tất yếu nhằm phát triển nền kinh tế của nước nhà. Ô tô chính là phương tiện được con người sử dụng khá rộng rãi trong rất nhiều ngành và rất nhiều lĩnh vực nhằm phục vụ cho những nhu cầu ngày càng cao của con người. Ở những nước phát triển thì ô tô đã được con người sử dụng nhiều điều đó dẫn đến hậu quả là ùn tắc giao thông, ô nhiễm môi trường, và tai nạn giao thông ngày càng nhiều. Điều đó đã gây ra rất nhiều hệ lụy cho môi trường và cuộc sống. Theo thống kê của Cục Cảnh Sát Giao Thông (CSGT) đường bộ, đường sắt tính đến đầu tháng 1 năm 2015 cả nước ta có 67.294 phương tiện vận tải hành khách từ 29 chỗ trở lên, trong đó có 1.812 xe khách giường nằm. Trong năm 2014 số vụ tai nạn đường bộ xảy ra là 25.322 vụ, trong đó có đến 21% là do người điều khiển ô tô gây ra và 9,7% liên quan đến ô tô chở khách [1]. Các vụ tai nạn diễn ra có thể là trực diện, từ bên hông hay đằng sau, Quá trình va chạm diễn ra làm biến dạng cấu trúc khung xe đó chính là nguyên nhân chính gây ra tổn thương đến người điều khiển và hành khách ở bên trong ô tô. 1.2. Nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 1.2.1. Nghiên cứu ngoài nƣớc Hiện nay, việc nghiên cứu tính an toàn ô tô mà quan trọng nhất là ô tô khách. Đó là quá trình trong quy trình nghiên cứu quan trọng không thể thiếu trong các chuỗi nghiên cứu để thiết kế ô tô, nhằm đảm bảo an toàn cho người điều khiển và hành khách bên 1
18. trong ô tô theo tiêu chuẩn đã được quy định. Đối với nghiên cứu an toàn bị động, các nhà nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô dựa vào tiêu chuẩn an toàn của nhà chức trách thực hiện nghiên cứu thiết kế và thử nghiệm tính năng an toàn trước khi đưa ra sản xuất hàng loạt. Cùng với đó, các nhà nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô trên thế giới đã thực hiện khá nhiều nghiên cứu và thử nghiệm về va chạm trực diện của xe ô tô với vật cản cứng. Các nghiên cứu tiêu biểu của một số nước có nền công nghiệp ô tô phát triển như sau: Mỹ: Theo tiêu chuẩn FMVSS 208 thử nghiệm va chạm của xe với vật cứng và va chạm trực diện vào vật cản với tốc độ 32 km/h đến 56 km/h với 100% bề rộng [2]. Thử nghiệm va chạm xe vào vật cản cứng và vật cản di động va chạm trực diện ở tốc độ 40 km/h với 40% bề rộng [2]. Hình 1.1: Thử nghiệm của Mỹ theo tiêu chuẩn FMVSS 208 Úc: Theo tiêu chuẩn ADR 69 thử nghiệm va chạm trực diện xe vào vật cản cứng là khối bê tông hoặc dàn khung thép có độ cứng cao ở tốc độ 48km/h với bề rộng là 100%. Sau thử nghiệm vô lăng không dịch quá 127mm và đảm bảo an toàn cho người ở trong xe. Thử nghiệm va chạm xe theo tiêu chuẩn ADR 73 vào vật cản cứng và vật cản di động va chạm trực diện ở tốc độ 56 km/h với 40% bề rộng [2]. 2
19. Hình 1.2: Thử nghiệm theo tiêu chuẩn ÚC Nhật Bản: Theo tiêu chuẩn TRIAS 47 thử nghiệm va chạm trực diện xe vào vật cản cứng là khối bê tông hoặc dàn khung thép có độ cứng cao ở tốc độ 50 km/h với bề rộng là 100%. Kiểm tra độ an toàn cho người ngồi trong xe. Thử nghiệm va chạm xe theo tiêu chuẩn TRIAS 47 – 4 vào vật cản cứng và vật cản di động va chạm trực diện ở tốc độ 56 km/h với 40% bề rộng [2]. Hình 1.3: Thử nghiệm theo tiêu chuẩn nhật bản 3
20. Đức: Hãng Mercedes-Benz thực hiện thử nghiệm va chạm trực diện ở tốc độ 56 km/h vớ 100% chiều rộng của xe. Đã đạt điểm đánh giá an toàn 5 sao trong thử nghiệm va chạm Euro NCAP mới nhất [4]. Hình 1.4: Thử nghiệm va chạm của hãng Mercedes-Benz Đây là hãng xe được đánh giá an toàn nhất về tính năng bảo vệ người lái hạn chế những thương vong nhất. Đặc biệt là bảo vệ cả người ngồi phía sau tốt, được tiêu chuẩn NCAP đánh giá cao. 1.2.2. Nghiên cứu trong nƣớc Ở nước ta, các hướng nghiên cứu thiết kế cải tiến bộ hấp thụ va chạm trực diện của ô tô khách chủ yếu tập trung tính toán mô phỏng trạng thái bền tĩnh và tính ổn định, trong khi đó các nghiên cứu cơ bản và ứng dụng liên quan tới tính năng an toàn bị động của ô tô (bao gồm va chạm trước, sau, hông, lật đổ, vv ) vẫn chưa được thực hiện rất ít và hiện tại có rất ít công trình nghiên cứu hoặc bài báo khoa học nào liên quan được đăng trên tạp chí khoa học trong nước. Hầu hết các nghiên cứu khoa học về lĩnh vực này cũng còn quá ít và chỉ ở mức nghiên cứu thử nghiệm và tìm hiểu công nghệ. Do đó, thực hiện nghiên cứu thiết kế cải tiến bộ hấp thụ năng lượng va chạm trực diện của ô tô khách để ứng dụng trong nước là hết sức cần thiết, đó cũng là lý do chính để lựa chọn đề tài nghiên cứu này. 1.3. Tính cấp thiết của đề tài 4
21. Nhu cầu sử dụng phương tiện giao thông công cộng là rất lớn như vận chuyển ô tô khách liên tỉnh, vận chuyển hành khách cho các công ty xí nghiệp và trường học, thì vấn đề tai nạn giao thông do chủ quan của người tham gia giao thông và khách quan như xe, đường giao thông, thời tiết, khí hậu, vv, mà tại nạn giao thông xảy ra rất nhiều, theo ước tính mỗi năm có khoảng hơn 11.000 người chết do tai nạn giao thông đường bộ gây ra, đặc biệt là tai nạn ô tô khách làm cho nhiều hành khách thương vong. Các vụ tai nạn diễn ra có thể là trực diện, từ bên hông hay đằng sau. Hầu như những vụ tại nạn chủ yếu tập chung ở va chạm trực diện nó chiếm rất nhiều hơn 50% các vụ tai nạn [3]. Hình 1.5: Biến dạng kết cấu khung xương ô tô sau khi va chạm trực diện Hình 1.5 đã cho thấy, kết cấu khung xương ô tô khách đã biến dạng rất lớn sau khi va chạm trực diện, gây tổn thương cho tài xế và hành khách gây ra chấn thương nghiêm trọng. Do đó, vấn đề hạn chế số vụ tai nạn giao thông, để giảm thương vong cho hành khách do tai nạn giao thông gây ra, đó cũng chính là lý do cấp thiết để cho nhà quản lý giao thông và các nhà nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô lên phương án tiến hành nguyên cứu càng sớm càng tốt. Vì một số lý do về kỹ thuật ô tô trong nước hiện nay mà các loại phương tiện giao thông trong nước sử dụng chủ yếu là nhập nguyên chiếc, hoặc nhập các phụ kiện từ các hãng sản xuất ô tô nước ngoài về nước lắp ráp. Ngoài ra, do nhu cầu thực tế của doanh 5