Luận văn Nghiên cứu xác định ảnh hưởng các biến dạng khung vỏ ôtô SAMCO-BT3 đến hành khách khi va chạm giữa hai xe (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu xác định ảnh hưởng các biến dạng khung vỏ ôtô SAMCO-BT3 đến hành khách khi va chạm giữa hai xe (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 PHẠM ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CÁC BIẾN DẠNG KHUNG VỎ ÔTÔ SAMCO-BT3 ĐẾN HÀNH KHÁCH KHI VA CHẠM GIỮA HAI XE NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 S K C0 0 4 4 5 0 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CÁC BIẾN DẠNG KHUNG VỎ ÔTÔ SAMCO-BT3 ĐẾN HÀNH KHÁCH KHI VA CHẠM GIỮA HAI XE NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CÁC BIẾN DẠNG KHUNG VỎ ÔTÔ SAMCO-BT3 ĐẾN HÀNH KHÁCH KHI VA CHẠM GIỮA HAI XE NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN KHẮC HUÂN Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014
4. LỜI CẢM ƠN Sau quá trình học tập và nghiên cứu, tôi đã hoàn thành đề tài này và xin bày tỏ lòng biết ơn đến: Ban Giám Hiệu Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, Phòng Đào tạo sau Đại học, Khoa Cơ khí động lực Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, cùng quý Thầy, Cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tại trường. TS. Nguyễn Khắc Huân (trường Đại học Ngô Quyền) đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Các bạn học viên tập thể lớp CKO12B đã chia sẻ những buồn vui, khó khăn cũng như nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học. Các bạn đồng nghiệp đã đóng góp và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Xin cảm ơn Gia đình và các anh chị em đã động viên giúp đỡ cả vật chất lẫn tinh thần để tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận văn. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2014 Người thực hiện luận văn Phạm Đức Thắng v
5. TÓM TẮT Luận văn này đánh giá ảnh hưởng của vật liệu làm khung vỏ đến hành khách khi va chạm bằng việc mô phỏng va chạm giữa hai xe trên phần mềm Ansys LS-DYNA và phân tích dữ liệu trên phần mềm Hyperview và Hypergraph. Quá trình bài toán đã khảo sát được tính khả thi của việc thay thế vật liệu thép truyền thống trong ngành sản xuất ô tô tại Việt Nam bằng vật liệu mới composite. Bên cạnh đó, quá trình mô phỏng còn giúp tiết kiệm thời gian trong quá trình thực hiện đề tài nhờ cho phép người lập trình dễ dàng thay đổi góc độ va chạm, vận tốc va chạm một cách linh động, dễ dàng đạt được hiệu quả kinh tế cao trong quá trình thử nghiệm thực tế. Luận văn gồm bốn chương: Chương 1 Tổng quan, chương này đã trình bày được các kết quả nghiên cứu về va chạm đạt được trong nước cũng như trên thế giới trước đây. Từ đó rút ra được va chạm bên còn là vấn đề mới cần phải tập trung nghiên cứu tại Việt Nam. Qua phân tích luận văn cũng nêu được mục tiêu nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu và nội dung cơ bản của luận văn. Chương 2 Cơ sở lý thuyết tính toán và tiêu chuẩn an toàn cho hành khách khi chịu tác động va chạm, chương này đã xác định cơ sở lý thuyết và đặc điểm của các bài toán va chạm, xây dựng được hàm lực va chạm phụ thuộc vào thời gian, khối lượng và vận tốc va chạm. bên cạnh đó, luận văn cũng đề cập các tiêu chuẩn đánh giá an toàn cho hành khách khi xảy ra va chạm. Chương 3 Phân tích đặc điểm kết cấu khung xương ô tô SAMCO-BT3 và mô hình hóa bằng phần mềm hỗ trợ, chương này phân tích ưu, nhược điểm của kết cấu khung xương xe khách sử dụng tại Việt Nam, giới thiệu một số phần mềm sử dụng trong luận văn, mô hình hóa kết cấu khung xương SAMCO-BT3 bằng phần mềm Solidworks. vi
6. Chương 4 Mô phỏng va chạm bên của ô tô, xác định ảnh hưởng của biến dạng khung vỏ tới hành khách khi va chạm, chương này xây dựng mô hình phần tử hữu hạn của khung xe SAMCO-BT3, mô phỏng va chạm giữa hai ô tô từ đó phân tích kết quả đưa ra kết luận và kiến nghị. Luận văn đã đạt được những kết quả nhất định về việc đánh giá ảnh hưởng của biến dạng khung vỏ tới hành khách khi va chạm trong trường hợp va chạm bên. Luận văn được thực hiện tại Khoa cơ khí động lực, trường Đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh. ABSTRACT This thesis assessed the effects of material frame making to passengers in crash by simulating on Ansys LS-DYNA and analyzing the datas on Hyperview and Hypergraph. The aim of this simulation surveyed the feasibility of replacing traditional steel in the automotive manufacturing industry in Vietnam with new composite materials. In addition, the simulation process also saves time in the process to implement the project by allowing programmers to easily change the angle of impact, the velocity of impact on a flexible, easy to achieve economic results during the actual test. This thesis include four chapter: Chapter one: Overview, this chapter demonstrate the results of previous researchs on local and global in crash. The result of this survey told that the side impact is new on local research so that it need to study in Việt Nam. Analyzed of datas, this thesis has shown the aim, methodologies and the content of thesis. Chapter two: Literature overview and the injury criteria’s for passenger car in crash. This chapter assessed the base theory and characteristic of impact issues, the formular of impacting depend on time, mass and velocity. Beside that the thesis mentioned the injury criteria’s for passenger car in crash. vii
7. Chapter three: Analyzing the structuring of SAMCO-BT3 bus and simulating this bus frame by software, this chapter analyzed the advantages and disadvantages of car frames are using in Vietnam, introducted some software that supported this thesis and designed the SAMCO-T3 in Solidworks. Chapter four: Simulation of side impact, assess the effect of deformating of car frame to passenger in crash. This chapter built the finite element of SAMCO-BT3 and simulated the impact of two cars to analyzed the result and show the conclusion and suggestion. The thesis obtained the results to assessed the effect of deformation to passenger on side impact. The thesis conducted in Department of Automotive, University of Technical and Education Ho Chi Minh city, Thu Duc district, Ho Chi Minh city. viii
8. MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học iii Lời cam đoan iv Lời cảm ơn v Tóm tắt vi Mục lục ix Bảng chú thích các ký hiệu xii Danh sách các bảng xiii Danh sách các hình xiv Mở đầu 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 4 1.1 Thực tế sản xuất ô tô chở khách trên thế giới và Việt Nam 4 1.1.1 Tình hình sản xuất ô tô khách trên thế giới 4 1.1.2 Tình hình sản xuất ô tô khách ở Việt Nam 7 1.2 Tình hình an toàn giao thông tại Việt Nam trong những năm qua 9 1.3 Những công trình nghiên cứu về va chạm trên Thế giới và Việt Nam. 13 1.3.1 Những công trình nghiên cứu về va chạm trên Thế giới. 13 1.3.1.1 Những nghiên cứu lý thuyết. 13 1.3.1.2 Những nghiên cứu thực nghiệm. 16 1.3.2 Những công trình nghiên cứu tại Việt Nam 17 1.3.3 Nhận xét về tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước 18 1.4 Các yêu cầu kỹ thuật của khung vỏ xe để đảm bảo an toàn giao thông 20 1.4.1 Các tác động về mặt thiết kế 20 1.4.2 Các bộ phận bảo vệ khung vỏ xe 21 1.5 Nhiệm vụ của luận văn và giới hạn đề tài 21 1.5.1 Mục tiêu đặt ra của luận văn là 22 1.5.2 Giới hạn đề tài 22 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu 23 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN, CÁC TIÊU CHUẨN 26 ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CHO HÀNH KHÁCH KHI CHỊU TÁC ĐỘNG VA CHẠM 2.1 Các khái niệm cơ bản của lý thuyết va chạm cổ điển. 26 2.1.1 Va chạm và quá trình va chạm. 26 2.1.2 Các định luật cơ bản của cơ học lý thuyết 27 ix
9. 2.2 Một số mô hình va chạm có kể tới đặc tính của vùng va chạm 27 2.2.1 Mô hình Macxoen đàn nhớt tuyến tínH 28 2.2.2 Mô hình đàn nhớt phi tuyến 29 2.2.3 Mô hình đàn nhớt Kelvin – Voight 30 2.3 Bài toán va chạm ô tô 31 2.3.1 Các đặc điểm của quá trình va chạm giữa hai ô tô 31 2.3.1.1 Thời gian tiếp xúc trong quá trình va chạm 31 2.3.1.2 Độ dịch chuyển trong khi va chạm 32 2.3.1.3 Việc phanh xe trong quá trình va chạm 33 2.3.2 Bài toán va chạm của ô tô vào tường cứng 35 2.3.2.1 Đặc tính biến dạng của ca pô ô tô 35 2.3.1.2 Chuyển động của hành khách khi va chạm 38 2.3.3 Va chạm giữa hai xe 40 2.4 Các tiêu chuẩn an toàn hành khách khi chịu tác động va chạm 41 Chƣơng 3 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA KHUNG XƢƠNG 45 Ô TÔ SAMCO-BT3 VÀ MÔ HÌNH HÓA BẰNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ 3.1 Các loại xe khách cỡ lớn đang được sản xuất tại Việt Nam 45 3.2 Phân tích chung về ô tô khách cỡ lớn sản xuất trong nƣớc 45 3.2.1 Bố trí các cụm trên sát xi ô tô 45 3.2.2 Bố trí ghế 46 3.2.3 Bố trí cửa ô tô 49 3.2.4 Bố trí khoang để hành lý trên ô tô 51 3.3 Một số phần mềm ứng dụng để mô phỏng, kết cấu khung xƣơng ô tô 52 SAMCO-BT3 và mô hình hóa hình học trên phần mềm SolidWorks 3.3.1 Một số phần mềm ứng dụng để mô phỏng va chạm 52 3.3.1.1 Phần mềm Solidworks 53 3.3.1.2 Phần mềm Ansys LS-DYNA 54 3.3.1.4 Phần mềm Hyperworks 55 3.4 Mô hình hóa ô tô SAMCO-BT3 do Tổng công ty ô tô Sài Gòn sản xuất 56 3.4.1 Khung gầm sử dụng để sản xuất SAMCO-BT3 56 3.4.2 Mô hình hóa kết cấu khung xe SAMCO-BT3 59 3.3.2.1 Mảng xương sàn 60 3.3.2.2. Mảng xương mặt bên 65 3.3.2.3 Mảng xương nóc 66 3.3.2.4 Mảng xương mặt trước và sau 67 Chƣơng 4 MÔ PHỎNG VA CHẠM BÊN CỦA Ô TÔ, XÁC ĐỊNH ẢNH 70 HƢỞNG BIẾN DẠNG KHUNG VỎ TỚI HÀNH KHÁCH KHI VA CHẠM x
10. 4.1 Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn và mô phỏng va chạm giữa hai xe 70 4.1.1 Các giả thiết trong quá trình xây dựng mô hình 70 4.1.2 Số liệu dùng giải bài toán 71 4.1.3 Phương pháp mô phỏng và thuật toán 72 4.2 Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn của khung vỏ xe SAMCO-BT3 74 4.3 Một số kết quả đạt đƣợc sau va chạm 82 4.3.1 Kết quả tính ứng suất, biến dạng của vỏ xe và ảnh hưởng của nó tới 83 hành khách sau va chạm trong trường hợp vận tốc của xe bị va chạm bằng 0 0 km/h, còn vận tốc của xe va chạm có phương là 90 , độ lớn V0 = 15 km/h. 4.3.2 Kết quả tính ứng suất, biến dạng của vỏ xe và ảnh hưởng tới hành 87 khách sau va chạm trong trường hợp vận tốc của xe bị va chạm bằng 0 0 km/h, còn vận tốc của xe va chạm có phương là 27 , độ lớn V0 = 15 km/h. 4.3.3 Kết quả tính ứng suất, biến dạng của vỏ xe và ảnh hưởng tới hành 92 khách sau va chạm trong trường hợp vận tốc của xe bị va chạm bằng 10 0 km/h, còn vận tốc của xe va chạm có phương là 90 , độ lớn V0 = 20 km/h. 4.3.4 Kết quả tính ứng suất, biến dạng của vỏ xe và ảnh hưởng tới hành 96 khách sau va chạm trong trường hợp vận tốc của xe bị va chạm bằng 10 0 km/h, còn vận tốc của xe va chạm có phương là 43 , độ lớn V0 = 48 km/h. xi
11. BẢNG CHÚ THÍCH CÁC KÝ HIỆU STT Tên các đại lượng Đơn vị Ký hiệu 1 Kích thước Mi ni mét mm 2 Diện tích Mi ni mét vuông mm2 3 Thể tích Mi ni mét khối mm3 4 Khối lượng Ki lô gam Kg 5 Khối lượng riêng Ki lô gam / Mi ni mét khối Kg/mm3 6 Lực Newton N 7 Mô đun đàn hồi Newton/ Mi ni mét vuông N/mm2 8 Ứng suất Newton/ Mi ni mét vuông N/mm2 9 Thời gian giây s 10 Vận tốc Mi ni mét/ giây mm/s 11 Gia tốc Mi ni mét/ giây bình phương mm/s2 xii
12. DANH SÁCH BẢNG SỐ Bảng Trang Bảng 1.1: Tình hình tai nạn giao thông ở Việt Nam từ 2008  2013 6 Bảng 1.2: Tỷ lệ % các dạng va chạm ở Việt Nam năm 2008 7 Bảng 1.3: Tỷ lệ % các dạng va chạm ở một số nước 7 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật sát xi ôtô DONG FENG 53 Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật ô tô khách thành phố SAMCO_BT3 54 Bảng 3.3: Các thông số đặc trưng hình học mảng xương sàn 56 Bảng 3.4: Các lệnh xây dựng mô hình khung xương mảng sàn 57 Bảng 4.1: Khối lượng, khối lượng riêng quy đổi cho các phần tử mô 67 hình Bảng 4.2: Thông số vật liệu thép các bon CT3 74 Bảng 4.3: Bảng thông số vật liệu composite High carbon fiber 74 Bảng 4.4: Các trường hợp mô phỏng 78 Bảng 4.5: Lực tác dụng lên hành khách theo tiêu chuẩn HIC 95 xiii
13. DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình Trang Hình 1.1: Va chạm giữa hai ô tô khách 6 Hình 1.2: Nguy cơ tai nạn có liên quan đến hệ thống “Con người – Ôtô 9 – Đường – Môi trường” Hình 1.3: Phương pháp xác định ảnh hưởng của biến dạng khung vỏ tới 20 hành khách khi chịu tác động va chạm bên Hình 2.1: Mô hình Macxoen đàn nhớt tuyến tính 24 Hình 2.2: Dạng đồ thị lực va chạm 25 Hình 2.3: Mô hình Kelvin – Voight 26 Hình 2.4: Chuyển động quay của xe khi va chạm 31 Hình 2.5: Mô hình động học của ôtô khi xe va chạm vào vật cản cứng 32 Hình 2.6: Chuyển động của hành khách khi đâm xe 34 Hình 2.7: Biến dạng của vỏ xe sau khi hành khách va đập lên vỏ xe 34 Hình 3.1: Phương án bố trí động cơ ôtô đặt đầu ôtô 41 Hình 3.2: Phương án bố trí động cơ bố đặt cuối ôtô 42 Hình 3.3: Phương án bố trí ghế 4 dãy trên ôtô khách loại 50 chỗ 42 Hình 3.4: Phương án bố trí ghế 5 dãy trên ôtô khách hai cửa lên xuống 43 Hình 3.5: Phương án bố trí ghế trên ôtô khách loại 17 đến 25 chỗ 43 Hình 3.6: Phương án bố trí ghế trên ôtô buýt TRANSINCO 44 Hình 3.7: Bố trí ghế trên ôtô buýt hãng Mercedes – Ben 44 Hình 3.8: Bố trí ghế trên ôtô buýt hãng Renault 44 Hình 3.9: Phương án bố trí một bên một dãy và một bên hai dãy 45 Hình 3.10: Phương án bố trí một bên một dãy 45 Hình 3.11: Phương án bố trí một cửa ở đầu ô tô khách 46 Hình 3.12: Phương án bố trí một cửa ở giữa ôtô khách 46 Hình 3.13: Phương án bố trí hai cửa trên ôtô khách 46 Hình 3.14: Phương án giá để hành lý ở trên nóc ôtô 47 Hình 3.15: Phương án bố trí giá để hành lý ở trong ôtô 47 Hình 3.16: Phương án bố trí giá để hành lý ở dưới sàn ôtô 48 Hình 3.17: Tổng thể sát xi ôtô DONG FENG 53 Hình 3.18: Ôtô khách thành phố SAMCO-BT3 54 Hình 3.19: Khung xương mảng sàn ôtô SAMCO-BT3 61 Hình 3.20: Khung xương mảng bên phải ôtô SAMCO-BT3 62 Hình 3.21: Khung xương mảng bên trái ô tô SAMCO-BT3 62 Hình 3.22: Kết cấu khung xương mảng nóc ôtô SAMCO-BT3 63 Hình 3.23: Kết cấu khung xương mảng trước và sau ôtô SAMCO-BT3 64 Hình 3.25: Bản tổng thể ô tô khách SAMCO-BT3 64 Hình 4.1: Mô hình mô phỏng hai xe va chạm 67 Hình 4.2: Thuật toán mô phỏng 69 Hình 4.3: Biểu đồ chuyển vị và ứng xuất khi 2 xe va chạm 79 xiv
14. Hình 4.4: Vị trí nút 120882 80 Hình 4.5: Đồ thị ứng suất tại nút 120882 80 Hình 4.6: Đồ thị chuyển vị nút 1208882 theo phương X 80 Hình 4.7: Đồ thị gia tốc theo phương X,Y,Z tại nút 120882 81 Hình 4.8: Đồ thị nội năng tại nút 120882 81 Hình 4.9: Đồ thị gia tốc theo phương X, Y, Z tại nút 137681 81 Hình 4.10: Đồ thị gia tốc theo phương X, Y, Z tại nút 347278 82 Hình 4.11: Đồ thị gia tốc theo phương X, Y, Z tại nút 349325 82 Hình 4.12: Đồ thị gia tốc khi tại nút 347278 khi sử dụng vật liệu thay 82 thế Hình 4.13: Đồ thị gia tốc khi tại nút 349325 khi sử dụng vật liệu thay 83 thế Hình 4.14: Hình ảnh va chạm giữa hai xe khi sử dụng vật liệu thay thế 83 composite Hình 4.15: Mô hình va chạm hai xe trong trường hợp góc va chạm 270 84 Hình 4.16: Đồ thị chuyển vị nút 137681 theo hướng X, Y, Z 84 Hình 4.17: Đồ thị chuyển vị nút 347278 theo hướng X, Y, Z 85 Hình 4.18: Đồ thị chuyển vị nút 349325 theo hướng X, Y, Z 85 Hình 4.19: Đồ thị gia tốc nút 137681 theo phương X, Y, Z 85 Hình 4.20: Đồ thị gia tốc nút 137681 theo phương X, Y, Z 86 Hình 4.21: Đồ thị gia tốc nút 349325 theo hướng X, Y, Z 86 Hình 4.22: Lực tác động lên hành khách trong trường hợp khung xe 86 bằng thép CT3 Hình 4.23: So sánh gia tốc tại nút 137681 với 2 vật liệu làm khung vỏ 87 khác nhau( màu xanh: composite, màu đỏ: thép CT3) Hình 4.24: So sánh gia tốc tại nút 347278 với 2 vật liệu làm khung vỏ 87 khác nhau Hình 4.25: So sánh gia tốc tại nút 349325 với 2 vật liệu làm khung vỏ 87 khác nhau Hình 4.26: Hình ảnh va chạm giữa hai xe khi thay thế vật liệu 88 composite ở góc va chạm 270 Hình 4.27: Mô hình va chạm khi hai xe trong trường hợp M2 88 Hình 4.28: Chuyển vị tại nút trên ngưới hành khách 89 Hình 4.29: Gia tốc theo phương X, Y, Z tại nút 137681 89 Hình 4.30: Gia tốc theo phương X, Y, Z tại nút 347278 89 Hình 4.31: Gia tốc theo phương X, Y, Z tại nút 34925 90 Hình 4.32: So sánh gia tốc tại nút 137681 với 2 vật liệu làm khung vỏ 90 khác nhau Hình 4.33: So sánh gia tốc tại nút 347278 với 2 vật liệu làm khung vỏ 90 khác nhau Hình 4.34: So sánh gia tốc tại nút 349325 với 2 vật liệu làm khung vỏ 91 khác nhau Hình 4.35: Hình ảnh va chạm xe khi thay thế vật liệu làm khung vỏ 91 xv
15. bằng thép CT3 bằng vật liệu composite. Hình 4.36: Hình ảnh va chạm giữa hai xe khi thay thế vật liệu 92 composite Hình 4.37: Mô hình va chạm trong trường hợp xe va chạm có phương là 93 0 43 , độ lớn V0=48 km/h Hình 4.38: Chuyển vị các phương X, Y, Z tại nút 137681 Hình 4.39: Chuyển vị theo phương X, Y, Z tại nút 347278 93 Hình 4.40: Gia tốc tại nút 137681 93 Hình 4.41: Gia tốc tại nút 347278 94 Hình 4.42: Gia tốc tại nút 349325 94 Hình 4.43: Hình ảnh va chạm sau khi thay thế vật liệu composite 94 xvi
16. MỞ ĐẦU Qua hơn 10 năm thực hiện Nghị quyết IX của Đảng về việc phát triển ngành công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp ô tô nói riêng. Mặc dù nhà nước đã có nhiều chính sách mở cửa thu hút vốn đầu tư trong và ngoài nước nhằm ưu tiên phát triển các ngành công nghiệp và ngành công nghiệp ô tô được lựa chọn là ngành mũi nhọn. Nhưng cho đến nay ngành công nghiệp ô tô chỉ mới chỉ phát triển theo chiều rộng với sự góp mặt của nhiều doanh nghiệp (DN) tham gia (như Nhà máy ô tô 1-5, Nhà máy ô tô 3-2, Xí nghiệp liên doanh sản xuất ô tô Hòa Bình, Công ty cổ phần ô tô Thống Nhất – Thừa Thiên Huế, Công ty cổ phần HUYNDAI VINAMOTOR, Công ty ô tô Trường Hải, Công ty ô tô Sài Gòn ), chứ chưa có những đầu tư chiều sâu về công nghệ, máy móc, phát triển công nghiệp hỗ trợ. Theo Nghị quyết IX của Đảng, mục tiêu đưa ra đối với ngành công nghiệp ô tô tỷ lệ nội địa hóa là 40% vào năm 2005, 60% vào năm 2010 đối với loại xe thông dụng (xe tải, xe khách, xe con), nhưng đến nay mới đạt bình quân khoảng 7 - 10% đối với xe con (Thaco đạt 15 - 18%, Vinaxuki đạt khoảng 40%) Nếu như giai đoạn 2000 - 2005 thị trường ô tô có mức tăng trưởng 21,9%, giai đoạn 2006 - 2009 tăng tới 47,5% thì năm 2010 - 2012 mức tăng trưởng đã lùi về 21,6%. Năm 2013, theo ước tính của Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Việt Nam (VAMA) lượng xe bán ra đã tăng lên khoảng 109 nghìn xe. Theo Viện Nghiên cứu Chiến lược chính sách công nghiệp, Bộ Công thương dự báo, dung lượng thị trường đến năm 2020 từ khoảng 2 triệu đến 3,5 triệu xe ô tô các loại. Điều này cho thấy thị trường còn rất nhiều tiềm năng phát triển, cơ hội cho DN sản xuất ô tô nội là rất lớn. Ngày 16/7/2014 vừa qua Thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng đã ký Quyết định 1168/QĐ-TTg phê duyệt Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035. Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam với mục tiêu phát triển ngành công nghiệp ô tô trở thành ngành công nghiệp quan trọng của đất nước. Theo đó, ngành công nghiệp ô tô sẽ đáp ứng tối đa nhu cầu thị trường nội địa về các loại xe tải, xe khách thông dụng và một số loại xe chuyên dụng; phấn đấu trở 1
17. thành nhà cung cấp linh kiện, phụ tùng và một số cụm chi tiết có giá trị cao trong chuỗi sản xuất công nghiệp ô tô thế giới. Để đạt được điều đó ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cần đẩy mạnh phát triển chiều sâu, đầu tư về mặt công nghệ cũng như thiết kế, thẩm định để tạo ra những dòng xe đáp ứng được nhu cầu của xã hội, sản xuất các dòng xe thân thiện với môi trường và độ an toàn cao cần được đầu tư nghiên cứu. Với ngành công nghiệp lắp ráp dòng xe khách (và chủ yếu việc sản xuất khung vỏ xe) hiện tại vẫn làm theo qui trình chế tạo của nước ngoài, chưa có một qui trình tính toán thiết kế khung vỏ xe, đặc biệt là cho các loại xe mang thương hiệu Việt Nam. Mặt khác cùng với sự phát triển của công nghiệp ô tô, hệ thống đường xá giao thông chưa theo kịp đã xuống cấp nhanh, hệ thống cầu vượt trên các quốc lộ vẫn còn đang trong giai đoạn xây dựng, hệ thống tín hiệu giao thông tại các đoạn đường giao nhau còn nhiều hạn chế đã trở thành một trong các tác nhân đáng kể gây nên sự hư hỏng của các cụm, hệ thống và đặc biệt là sự mất an toàn cho người, cho khung vỏ ô tô do tai nạn va chạm giữa các xe ô tô, giữa xe ô tô với vật cản và các phương tiện giao thông khác. Trước tình hình trên, đề tài “Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của biến dạng khung vỏ ô tô SAMCO-BT3 đến hành khách khi va chạm giữa hai xe”. Đây là một đề tài có tính thời sự cao, rất có ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất của ngành Công nghiệp ô tô, nhằm tạo ra các dòng sản phẩm đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong cả nước và có sức cạnh tranh khi Việt Nam chính thức gia nhập WTO và là cơ sở để kiểm tra, soạn thảo và ban hành tiêu chuẩn chung áp dụng cho thiết kế và kiểm tra, thử nghiệm khung xương xe khách. Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu mô phỏng quá trình va chạm bên của xe khách để xác định biến dạng của khung xương và ảnh hưởng của nó tới hành khách trong va chạm, nội dung của đề tài gồm 4 chương: Chương 1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Chương 2 Cơ sở lý thuyết tính toán, các tiêu chuẩn đánh giá an toàn cho hành khách khi chịu tác động va chạm bên. Chương 3 Phân tích đặc điểm kết cấu của khung xương ô tô SAMCO-BT3 và mô hình hóa bằng phần mềm hỗ trợ Solidworks. 2
18. Chương 4 Mô phỏng va chạm của ô tô, xác định ảnh hưởng biến dạng khung vỏ tới hành khách khi va chạm. Đề tài được thực hiện tại Khoa Cơ khí động lực - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của Tiến sỹ Nguyễn Khắc Huân (trường Đại học Ngô Quyền) và các thầy trong Bộ môn. 3
19. Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Thực tế sản xuất ô tô chở khách trên thế giới và Việt Nam 1.1.1 Tình hình sản xuất ô tô khách trên thế giới Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ô tô trở thành một phương tiện vận chuyển hành khách và hàng hóa vô cùng quan trọng cho ngành kinh tế quốc dân. Đồng thời trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. Để nắm rõ được vị trí của ngành Công nghiệp ô tô Việt Nam trên bản đồ thế giới và trình độ công nghệ sản xuất ô tô ở Việt Nam, trước hết cần biết hiện trạng ngành Công nghiệp ô tô thế giới. Hiện nay, trên thế giới nền Công nghiệp ô tô phát triển chủ yếu tập trung tại các vùng sau: Mỹ, EU, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc. Với kinh nghiệm nhiều năm, các tập đoàn ô tô lớn luôn chiếm được thị phần cao trong tổng số xe tiêu thụ hàng năm trên thế giới. Nhằm đáp ứng được các tiêu chuẩn về môi trường, an toàn ngày càng khắt khe của các nước và nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về tiện nghi, chất lượng, giá thành, mẫu mã đã buộc các nhà sản xuất phải không ngừng nâng cao, phát triển công nghệ sản xuất, quản lý. Điều đó chính là động lực trực tiếp khiến cho ngành Công nghiệp ô tô trên thế giới phát triển nhanh chóng. Hiện nay, các nhà sản xuất tập trung đầu tư cho mẫu mã, quảng bá thương hiệu, đảm bảo phần thiết kế kiểu dáng, bố trí chung toàn xe, trực tiếp sản xuất các phần khung, vỏ, sát xi, lắp ráp và kiểm nghiệm đánh giá chất lượng tổng thể đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trường và an toàn. Để mở rộng thị trường, xâm nhập các thị trường tiềm năng trên thế giới, buộc các hãng ô tô lớn phải xây dựng hệ thống sản xuất linh kiện, phụ tùng vệ tinh. Với một hệ thống, mạng lưới rộng lớn, các hãng ô tô lớn muốn sản xuất, quản lý tốt luôn đảm bảo chất lượng sản phẩm bán ra thị trường là đồng đều thì buộc họ phải không ngừng áp dụng triệt để các tiến bộ khoa học công nghệ trong mọi khâu 4
20. từ nghiên cứu đến sản xuất. Hơn nữa, giữa các nước có nền công nghiệp ô tô phát triển phải cùng thống nhất đưa ra các tiêu chuẩn về môi trường, an toàn chung hoặc các tiêu chuẩn phải tương đương nhau. Hầu hết các tập đoàn ô tô lớn trên thế giới đều xây dựng cho mình một hệ thống quy chuẩn, muốn tham gia vào hệ thống sản xuất của các tập đoàn lớn thì buộc phải đáp ứng quản lý các mẫu mã, cụm tổng thành, chi tiết cấu thành lên sản phẩm một cách chặt chẽ, đầy đủ và liên tục. Các nhà sản xuất linh kiện, phụ tùng vệ tinh muốn đúng các tiêu chuẩn mà nhà sản xuất chính đặt ra cho linh kiện, phụ tùng đó. Chỉ nhờ có hệ thống quản lý về công nghệ, sản xuất chặt chẽ, hợp lý mới giúp các nhà sản xuất lớn không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm, mở rộng thị trường và kiểm soát được các dòng sản phẩm của mình trên thị trường. Đồng thời, các nhà sản xuất mới xây dựng được mạng lưới bảo hành, bảo dưỡng, cung cấp phụ tùng thay thế rộng khắp, nhanh chóng. Nhờ đó, các nhà sản xuất lớn mới đáp ứng được mọi nhu cầu của khách hàng một cách nhanh chóng, tạo ra ưu thế thuận lợi cho sản phẩm của mình trên thị trường. Tuy nhiên, các tập đoàn công nghiệp ô tô lớn trên thế giới họ phân tích và lựa chọn thị trường để đầu tư cho các nhà cung cấp phụ tùng, linh kiện rất kỹ càng. Đối với thị trường Việt Nam trong thời gian qua còn nhỏ, chưa phát triển, thuế suất còn cao khiến chi phí sản xuất lớn là một trong những nguyên nhân mà các nhà sản xuất chưa đầu tư nhiều vào thị trường Việt Nam. Bên cạnh Việt Nam, các nước ASEAN như Thái Lan, Philippin, Malaysia đã phát triển mạnh công nghiệp phụ tùng theo cơ chế luân chuyển phụ tùng của cùng chủng loại xe giữa các công ty con của cùng công ty mẹ với thuế ưu đãi và từng bước nâng cao năng lực thiết kế và thử nghiệm sản phẩm. Cơ chế này đã tận dụng tối đa chất lượng quản lý, khả năng tiếp thị và chuyển giao công nghệ của các tập đoàn ô tô hàng đầu tạo nhiều việc làm và tăng giá trị xuất khẩu đáng kể cho công nghiệp phụ tùng của các nước tham gia cơ chế này. Ngoài ra, bên cạnh Việt Nam còn có Trung Quốc với thị trường rộng lớn, có ngành công nghiệp ô tô đang phát 5
21. triển mạnh mẽ đã hòa nhập vào công nghiệp tiên tiến của thế giới về kỹ thuật, công nghệ, quản lý và tiếp thị đã tạo ra dòng sản phẩm có mẫu mã rất đa dạng, giá thành hợp lý. Một số loại kết cấu khung vỏ ô tô khách đang áp dụng trọng sản xuất: Khung xương bằng thép hộp, liên kết giữa các thanh khung xương bằng hàn, bọc bằng vỏ tôn, một số bộ phận bao bọc bằng composite. Khung xương bằng thép dập định hình bọc vỏ bằng tôn. Khung xương bằng các thanh nhôm, liên kết giữa các thanh bằng đầu nối và các bu lông liên kết bọc bằng các tấm hợp kim nhôm, một số bộ phận bằng composite. Kết cấu khung vỏ theo phương án 1 có giá thành hạ, có độ cứng vững và tính công nghệ cao nên được áp dụng rộng rãi nhất. Kết cấu khung vỏ theo phương án 2 có trọng lượng nhỏ nhưng công nghệ chế tạo phức tạp, thường áp dụng cho xe khách cỡ nhỏ và cỡ trung. Kết cấu khung vỏ theo phương án 3 có ưu thế trong công nghệ lắp ráp vì không phải áp dụng công nghệ hàn. Tuy nhiên kết cấu theo phương án này có giá thành cao, nên chỉ áp dụng cho các xe cao cấp. 1.1.2 Tình hình sản xuất ô tô khách ở Việt Nam So với nền công nghiệp ô tô thế giới, nền công nghiệp ô tô Việt Nam còn rất non trẻ. Nhờ chính sách đổi mới, mở cửa nền kinh tế của Chính phủ, nên hiện nay ở Việt Nam đã có một số doanh nghiệp tư nhân và 11 liên doanh có vốn FDI (vốn đầu tư trực tiếp từ nước ngoài) đang sản xuất, lắp ráp các loại xe con, xe khách, xe tải nhằm phục vụ nhu cầu trong nước. Những năm gần đây, khi nền kinh tế Việt Nam phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về phương tiện đi lại tăng mạnh. Đặc biệt là chủ trương loại bỏ xe cũ, đổi mới phương tiện phục vụ chuyên chở hành khách liên tỉnh và trong thành phố, các nhà sản xuất ô tô lớn trên thế giới đã bắt đầu chú ý đầu tư vào thị trường ô tô Việt Nam nhiều hơn. Các nhà sản xuất ô tô nước ngoài không chỉ có chú ý đến thị trường xe con mà đã bắt đầu liên doanh sản xuất lắp ráp các loại xe khách như hãng: Mercedes, 6
22. S K L 0 0 2 1 5 4