Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN BỀN MỎI DẦM CẦU TRƯỚC Ô TÔ TẢI

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN BỀN MỎI DẦM CẦU TRƯỚC Ô TÔ TẢI

Tải bản đầy đủ - 0trang

Số chỗ ngồi



chỗ



03



Số lốp



chiếc



06



Cỡ lốp trước/sau



inch



8.25-16/8.25-16



mm



3185x1910x650



mm



1650/1680



Kích thước lòng thùng

(DxRxC)

Vệt bánh xe trước/sau



Thực tế là catalog đi kèm xe không cung cấp đủ các thông số kĩ thuật làm đầu vào

cho bài tốn mơ phỏng động lực học. Chính vì vậy trong luận văn sử dụng một số

thông số kết cấu (bảng 3.2), trong đó một số thơng số tham khảo từ xe ngun bản,

một số thơng số được tính quy đổi và một số thông số được xác định từ phương

pháp đo trực tiếp[6].

Bảng 3.2 Thông số sử dụng trong tính tốn mơ phỏng động lực học

TT



Thơng số



Kí hiệu



Giá trị



Đơn vị



1



Gia tốc trọng trường



g



9.81



2



Hệ số cản lăn



ƒ



0.02



3



Bán kính tĩnh bánh xe



r1



0.46355



M



4



Độ cứng hệ thống treo trước



C 11 , C 12



175000



N/m



5



Độ cứng hệ thống treo sau



C 21 , C 22



326000



N/m



6



Hệ số cản giảm chấn trước



K 11 , K 12



12180



N.s/m



7



Hệ số cản giảm chấn sau



K 21 , K 22



15350



N.s/m



8



Độ cứng hướng kính lốp trước



C L11 , C L12



350000



N/m



9



Độ cứng hướng kính lốp sau



C L21 , C L22



652000



N/m



50



m/s2



10



Khối lượng không được treo trước



m A1



570



kg



11



Khối lượng khơng được treo sau



m A2



735



kg



12



Khối lượng tồn bộ xe đầy tải



M



7320



kg



13



Khối lượng toàn bộ phân cho cầu



M c1



2900



kg



trước

14



Khối lượng toàn bộ phân cho cầu sau



M c2



4420



kg



15



Chiều dài toàn bộ của xe



LW



5.155



m



16



Chiều rộng toàn bộ của xe



BW



2.100



m



17



Chiều cao toàn bộ của xe



HW



2.500



m



18



Chiều dài cơ sở



L



2.770



m



19



Một nửa khoảng cách vết bánh xe



b1



0.8250



m



trước

20



Một nửa khoảng cách vết bánh xe sau



b2



0.8400



m



21



Một nửa khoảng cách nhíp trước



w1



0.72



m



22



Một nửa khoảng cách nhíp sau



w2



0.92



m



23



Chiều cao trọng tâm



hg



1.5



m



24



Bán kính động bánh xe trước



r1



0.4229



m



25



Bán kính động bánh xe sau



r2



0.4252



m



26



Mơ men qn tính khối lượng của thân



Jx



4289



kgm2



Jy



15399



kgm2



Jz



18900



kgm2



xe quanh trục dọc x

27



Mơ men qn tính khối lượng của thân

xe quanh trục ngang y



28



Mơ men qn tính khối lượng của thân



51



xe quanh trục thẳng đứng z

29



Mơ men qn tính khối lượng của cầu



J Ax1



285



kgm2



J Ax2



335



kgm2



J Ay11 , J Ay12



10



kgm2



J Ay21 , J Ay22



20



kgm2



φx



0.9



trước quanh trục dọc x

30



Mơ men qn tính khối lượng của cầu

sau quanh trục dọc x



31



Mô men quán tính khối lượng của các

bánh xe trước quanh trục ngang y



32



Mơ men qn tính khối lượng của các

bánh xe sau quanh trục ngang y



33



Hệ số bám dọc cực đại



3.2 Chế độ tính tốn.

Khi tính tốn bền mỏi dầm cầu dẫn hướng, để đơn giản hoá bài toán, luận văn bỏ

qua các lực dọc, lực ngang và chỉ tính đến lực thẳng đứng F z biến thiên ngẫu nhiên.

Luận văn sẽ trình bày các kết quả khảo sát trong trường hợp giả định, ô tô chuyển

động trên đường thẳng, mặt đường được chuẩn hóa theo ISO 8608-1995, vận tốc

chuyển động khơng đổi 40km/h. Khi tính tốn chỉ tính đến lực thẳng đứng và coi

các lực ở hai bên bánh xe là như nhau:

Dầm cầu chịu các phản lực thẳng đứng F z11 = F z12 = F z

Các lực dọc F x11 = F x12 = 0; lực ngang F y11 = F y12 = 0

3.3 Tính tốn xác định tải trọng.

3.3.1 Mấp mô đường theo ISO 8608-1995

Theo tiêu chuẩ n 8608, mấ p mô mă ̣t đường đươ ̣c mô tả thông qua 3 thông số cơ bản

là tầ n số không gian n, biên da ̣ng đường h(x) và hàm mâ ̣t đô ̣ phổ PSD (Power

Spectral Density):

n

Gd (n) = Gd (n0 )  

 n0 



−w



Hoặc



Ω

Gd (Ω=

) Gd (Ω0 ) 



 Ω0 



52



−w



Trong công thức trên, n là tầ n số không gian (chu kỳ/m), n 0 là giá tri ̣tham chiế u của

n (đươ ̣c lấ y n 0 = 0,1 chu kỳ/m), G d (n 0 ) là mâ ̣t đô ̣ phổ ở tầ n số n 0 (đươ ̣c lấ y theo

bảng 1), Ω là tầ n số góc (rad/m), Ω 0 =1rad/m. Khi tı́nh toán các loa ̣i đường ô tô, chı̉

số w thường đươ ̣c cho ̣n bằ ng 2. Mố i quan hê ̣ giữa tầ n số n và tầ n số góc đươ ̣c thể

hiê ̣n bằ ng biể u thức: n = Ω/2π.

Tiêu chuẩ n ISO 8608-1995 phân biê ̣t các da ̣ng đường (đường phố , cao tố c và điạ

hı̀nh không đường xá) theo mâ ̣t đô ̣ phổ và chia chúng thành 8 loa ̣i với ký hiê ̣u quy

ước từ A đế n H. Trong đó A là loa ̣i đường chấ t lươ ̣ng tố t nhấ t, các chữ cái tiế p theo

mô tả các loa ̣i đường có chấ t lươ ̣ng kém dầ n và H là loa ̣i đường xấ u nhấ t. Mỗi loa ̣i

đường đươ ̣c đă ̣c trưng bởi mâ ̣t đô ̣ phổ G d (n 0 ) cho trong bảng 1.

Mấp mô mặt đường được mô tả theo trục dọc của đường x như sau:

h( x ) =



N





i =0



 n 

∆n .2k .10−3.  0  .cos(2π .i.∆n.x + ϕi )

 i∆n 



Chọn L = 250 m, tính tốn cho các loa ̣i đường sau:

− Đường loa ̣i trung bı̀nh (ISO C-D):

− Đường loa ̣i xấ u (ISO D-E):

− Đường loa ̣i rất xấ u (ISO E-F):



k = 5;

k = 6;

k=7



N = L/B, với B là chiề u dài vế t tiế p xúc (chọn B = 0,05m); ∆n = 1/L; n 0 = 0,1 chu

kỳ/m; ϕ là pha ngẫu nhiên (biế n thiên trong khoảng 0, 2π).

Nếu coi ô tô chuyể n đô ̣ng đề u với vâ ̣n tố c V thı̀ biể u thức tı́nh đô ̣ cao mấ p mô trên

theo biế n x có thể viế t la ̣i theo biế n thời gian như sau:

h(t ) =



N





i =0



 n 

. .t + ϕi )

∆n .2k .10−3.  0  .cos(2π .i.∆nV

 i∆n 



(2.20 đã đề cập tại chương 2)



Áp dụng cơng thức (2.20) đưa vào chương trình Matlab để tính tốn, chạy chương

trình và thu được kết quả biên dạng h(x) bề mặt 3 loại đường (C-D mầu đỏ; D-E

màu xanh; E-F màu đen) cần khảo sát:



53



Hình 3.1: Tính tốn bằng Matlab thu được kết quả bề mặt 3 loại đường

Mấp mô bề mặt của 3 loại đường (C-D; D-E; E-F) theo ISO 8608-1995 được thể

hiện trên 1 khoảng chiều dài 250m như hình 3.1a

0.2

C-D

D-E

E-F



0.15

0.1



h (m)



0.05

0

-0.05

-0.1

-0.15

-0.2

-0.25



0



50



150



100



200



250



x (m)



Hình 3.1a Mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO 8608-1995



54



Trong nghiên cứu này, 3 loại đường theo tiêu chuẩn ISO 8608:1995 đã được thử

nghiệm, bao gồm, đường C-D (đường trung bình), đường D-E (đường xấu) và

đường E-F (đường rất xấu) được khảo sát. Mấp mô mặt đường được đặt đều lên 2

vết bánh xe, xe chuyển động thẳng, đây là trường hợp khảo sát khi khơng có các lực

dọc và lực ngang tác dụng. Vận tốc của xe khi đang chạy 40km/h.

0.15

C-D



h(m)



0.1

0.05

0

-0.05



0



50



150



100



200



250



x(m)



Hình 3.1b: Mấp mơ mặt đường C-D



0.1

D-E

0.05



h(m)



0

-0.05

-0.1

-0.15



0



50



100



150



200



250



x(m)



Hình 3.1c: Mấp mơ mặt đường D-E



0.4

E-F

h(m)



0.2

0

-0.2

-0.4



0



50



150



100



200



x(m)



Hình 3.1d: Mấp mơ mặt đường E-F



55



250



Các đồ thị 3.1(b,c,d) mô tả dạng mấp mô của 3 loại mặt đường, hình 3.1b mơ tả

mấp mơ mặt đường C-D, hình 3.1c mơ tả mấp mơ mặt đường D-E, hình 3.1d mô tả

mấp mô mặt đường E-F. Các biểu đồ cho thấy các mấp mô cực đại, biên độ mấp mơ

tăng dần theo mức độ xấu của đường

3.3.2 Tính tốn tải trọng thẳng đứng F z .

Từ đồ thị của biên dạng 3 loại mặt đường, đưa vào bài toán mơ hình động lực học

(cơng thức 2.44) để tính lực thẳng đứng F z . Sử dụng chương trình Matlap để tính

tốn. Thu được biểu đồ phản lực thẳng đứng F z thay đổi theo thời gian trên từng

loại đường:



Hình 3.2: Đưa h(x) và bài tốn mơ hình động lực học để tính các F z

Thực hiện tương tự với từng loại đường, cho kết quả các lực F z theo các biểu đồ

dưới đây:



56



x 10



2



4



Fz1j (N)



Fz1j

1.5

1

0.5



0



15



10



5



20



25



t(s)



Hình 3.2a: Tải trọng theo phương thẳng đứng F z (v=40km/h, đường C-D)



3



x 10



4



Fz1j (N)



Fz1j (D-E)

2

1

0



0



5



10



15



25



20



t(s)



Hình 3.2b: Tải trọng theo phương thẳng đứng F z (v=40km/h, đường D-E)

7



x 10



4



Fz1j (E-F)



6



Fz1j (N)



5

4

3

2

1

0



0



5



15



10



20



25



t(s)



Hình 3.2c: Tải trọng theo phương thẳng đứng F z (v=40km/h, đường E-F)

Các hình 3.2a,b,c vẽ theo thời gian t. Quan hệ giữa x và t được tính theo giả thiết ơ

tơ chuyển động đều với vận tốc là V: x = V.t (m), nên: t = x/V = 22,5 (s).



57



Các biểu đồ 3.2(a,b,c) mô tả phản lực thẳng đứng F z thay đổi theo thời gian, hình

3.2a mơ lực thẳng đứng F z thay đổi theo thời gian trên đường C-D, giá trị cực đại

của lực thẳng đứng khoảng 2.104N. Hình 3.2b mơ lực thẳng đứng F z thay đổi theo

thời gian trên đường D-E, giá trị cực đại của lực thẳng đứng khoảng 2,63.104N.

Hình 3.2c mơ lực thẳng đứng F z thay đổi theo thời gian trên đường E-F, giá trị cực

đại của lực thẳng đứng khoảng 3,9.104N.

Kết quả cho thấy trên các đường có độ xấu càng tăng (theo thứ tự C-D, D-E, E-F),

khi mặt đường xấu đi, mấp mô tăng lên thì tải trọng động thẳng đứng F z1j cũng tăng

theo, kết quả này mô tả đúng hiện tượng thực tế.

3.3.3 Tính ứng suất trên dầm cầu.

Khi tính tốn bền mỏi dầm cầu dẫn hướng, ta bỏ qua các lực dọc, ngang và chỉ tính

đến lực thẳng đứng F z .

Trên hình 3.3 thể hiện sơ đồ tính tốn và biểu đồ mô men uốn tác dụng lên dầm cầu

dẫn hướng.

Nhíp



a)



Trụ đứng



Dầm cầu



l



l



Fz1



Fz2



b)

Mu



a) Sơ đồ lực tác dụng lên dầm cầu;

ể ồ



b) Biểu đồ mô men uốn



H = 70; h= 50; B = 70; b =58 (mm)



Hình 3.3: Sơ đồ tính tốn dầm cầu.



Hình 3.4: Tiết diện dầm cầu



58



Các lực Fz gây nên mô men uốn dầm cầu. Mô men cực đại đạt được tại vị trí lắp

nhíp, với l là chiều dài dầm từ vị trí bắt nhíp tới khớp chuyển hướng:

M u = Fz l



(3.1)



Ứng suất uốn lớn nhất được tính như sau:



σu =



Fz l

Wu



(3.2)



Dầm cầu có tiết diện chữ I với các thông số như mô tả trên hình 3.4. Mơ men chống

uốn có thể tính gần đúng theo công thức (với a = 12mm):



Wu = 20a 3



(3.3)



Từ kết quả lực thẳng đứng Fz theo các biểu đồ, kết hợp các cơng thức nêu trên để

tính tốn sự thay đổi của ứng suất theo F z .

Vị trí chịu ứng suất lớn nhất trên dầm cầu là vị trí bắt nhíp. Với tiết diện chữ I như

trên hình 3.4, với kích thước a = 12mm, l = 0,18m ứng suất tại vị trí nguy hiểm

được tính tốn và thể hiện dưới dạng đồ thị theo thời gian như trên các hình

3.5(a,b,c).



Hình 3.5: Thực hiện tính tốn ứng suất theo sự thay đổi của lực F z

Thu được đồ thị ứng suất thay đổi theo thời gian trên các loại đường:



59



120

ung suat C-D



u (MPa)



100

80

60

40

20



0



5



10



15



20



25



t(s)



Hình 3.5a: Đồ thị ứng suất thay đổi theo thời gian trên đường C-D

150



u (MPa)



ung suat (D-E)

100



50



0



0



5



10



15



20



25



t(s)



Hình 3.5b: Đồ thị ứng suất thay đổi theo thời gian trên đường D-E



400

ung suat E-F



u (MPa)



300

200

100

0



0



5



15



10



20



25



t (s)



Hình 3.5c: Đồ thị ứng suất thay đổi theo thời gian trên đường E-F

Nhận xét: Trên đường CD ứng suất biến thiên đạt cực đại 105MPa; Trên đường DE

ứng suất biến thiên đạt cực đại 141MPa; Trên đường EF ứng suất biến thiên đạt cực

đại 325MPa.



60



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN BỀN MỎI DẦM CẦU TRƯỚC Ô TÔ TẢI

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×