Mô tả và phân tích cải thiện thiết kế cấu trúc của tấm cốt thép nâng lên1

Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp ô tô ở nước tôi đã trải qua sự phát triển nhanh chóng, đặc biệt là với việc bổ sung các thương hiệu tự sở hữu và các thương hiệu liên doanh. Điều này đã dẫn đến việc giảm giá ô tô và một loạt hàng chục ngàn xe hơi gia nhập thị trường tiêu dùng hàng năm. Khi thời gian tiến bộ và thu nhập của mọi người được cải thiện, việc sở hữu một chiếc xe đã trở thành một phương tiện giao thông phổ biến ở hàng ngàn hộ gia đình, góp phần tăng hiệu quả sản xuất và cải thiện chất lượng cuộc sống.

Tuy nhiên, sự xuất hiện thường xuyên của xe hơi do các vấn đề thiết kế trong ngành công nghiệp ô tô đóng vai trò như một lời nhắc nhở rằng khi phát triển sản phẩm mới, sự chú ý không chỉ được đưa ra cho các chu kỳ và chi phí phát triển, mà còn cả chất lượng sản phẩm và nhu cầu của người dùng. Để đảm bảo chất lượng và sự hài lòng tốt hơn cho người tiêu dùng, "ba Đạo luật đảm bảo" đối với các sản phẩm ô tô đặt ra các yêu cầu chặt chẽ hơn, bao gồm thời gian hiệu lực tối thiểu là 2 năm hoặc 40.000 km và thời gian có hiệu lực tối thiểu là 3 năm hoặc 60.000 km. Do đó, điều quan trọng là phải tập trung vào các giai đoạn đầu phát triển sản phẩm, tối ưu hóa cấu trúc thiết kế và tránh sự cần thiết phải "bù đắp cho" bất kỳ thiếu sót nào sau này.

Một lĩnh vực quan tâm cụ thể trong ngành công nghiệp ô tô là sự xuất hiện của vết nứt trong bảng điều khiển bên trong ở bản lề của tấm cốt thép bản lề thang máy. Vấn đề này đã gặp phải trong các thử nghiệm đường của các phương tiện thực tế, dẫn đến sự cần thiết phải điều tra cách giảm giá trị ứng suất kim loại trong khu vực bản lề. Mục đích là để tối ưu hóa cấu trúc của tấm gia cố bản lề và đạt được trạng thái tối ưu để giảm các giá trị ứng suất và tăng cường hiệu suất của hệ thống thang máy. Sử dụng các công cụ kỹ thuật hỗ trợ máy tính (CAE) để tối ưu hóa cấu trúc có thể cải thiện chất lượng thiết kế, rút ​​ngắn chu kỳ thiết kế và tiết kiệm chi phí thử nghiệm và sản xuất.

Việc phân tích vấn đề nứt trong bảng điều khiển bên trong ở bản lề thang máy cho thấy ranh giới ở bề mặt lắp đặt bản lề và ranh giới trên của tấm cốt thép bản lề đã được đặt so le, khiến bảng bên trong nằm dưới trạng thái ứng suất một lớp, không cung cấp bảo vệ đầy đủ cho tấm bên trong. Điều này dẫn đến một vết cắt ở ranh giới trên của bề mặt cài đặt bản lề, dẫn đến tăng nứt. Hơn nữa, nồng độ ứng suất ở đầu dưới của bề mặt lắp bản lề vượt quá cường độ năng suất của tấm, gây ra nguy cơ nứt.

Để giải quyết các vấn đề này, các chương trình tối ưu hóa cấu trúc khác nhau đã được đề xuất và phân tích thông qua các tính toán CAE. Bốn sơ đồ khác nhau được thiết kế và các giá trị ứng suất của các tấm bên trong được tính toán và so sánh. Kết quả cho thấy tất cả các biện pháp tối ưu hóa đều có hiệu quả trong việc giảm giá trị căng thẳng, với Đề án 4 đạt được mức giảm lớn nhất. Tuy nhiên, chương trình thực hiện 4 sẽ đòi hỏi những thay đổi đáng kể đối với quy trình sản xuất, dẫn đến chi phí sửa chữa khuôn cao và thời gian cải tạo dài. Sơ đồ 2, đạt được giảm 35% giá trị ứng suất so với sơ đồ ban đầu, được coi là giải pháp khả thi và hiệu quả nhất.

Để xác nhận hiệu quả của sơ đồ đã chọn, các mẫu thủ công của các bộ phận đã được sửa đổi đã được tạo ra, và các thử nghiệm đường sản xuất và độ tin cậy của phương tiện đã được tiến hành. Kết quả cho thấy Đề án 3 và Sơ đồ 4 đã thành công, trong khi Sơ đồ 1 thất bại. Dựa trên những phát hiện này, sơ đồ thiết kế kết cấu được cải thiện tối ưu (sơ đồ 4) của tấm cốt thép bản lề đã được xác định. Tuy nhiên, để giải quyết các vấn đề về sự thuận tiện của quá trình và chất lượng nhận thức, những cải tiến hơn nữa đã được thực hiện đối với cấu trúc của sơ đồ 4, dẫn đến một thiết kế cuối cùng đã loại bỏ ranh giới đáng kinh ngạc, hoạt động quá trình được cải thiện và đảm bảo ứng dụng chất trám phù hợp.

Tóm lại, việc phân tích, tối ưu hóa và xác nhận cấu trúc tấm cốt thép bản lề đã chứng minh rằng việc giảm các giá trị ứng suất trong tấm bên trong ở bản lề có liên quan chặt chẽ đến thiết kế của tấm cốt thép bản lề. Mặc dù tăng kim loại tấm hoặc sử dụng các quy trình đặc biệt có thể đạt được một số giảm giá trị căng thẳng, các phương pháp này thường làm phức tạp quá trình và tăng chi phí. Do đó, điều quan trọng là thiết kế cẩn thận và tối ưu hóa cấu trúc của tấm củng cố bản lề từ giai đoạn đầu phát triển sản phẩm để đạt được kết quả tốt nhất về giảm căng thẳng. Cải tiến liên tục trong các quy trình thiết kế và sản xuất sản phẩm là điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về chất lượng và độ tin cậy trong ngành công nghiệp ô tô.