자동차 부품이 예상 수명시간 동안 요구되는 기능을 달성할 수 있는지 평가하는 내구 신뢰성 문제는 자동차 산업의 경쟁심화에 의해 매우 중요한 기술 과제로 부각되고 있으며, 이에 따라 완성차업체와 부품업체는 최소의 경제적 투자로 고 내구성의 부품을 개발하기 위하여 노력하고 있다. 또한 심화된 자동차 산업의 경쟁에 의해 빠른 시간 안에 새로운 차량을 개발하는 것이 개발비용의 절감과 시장변화에 대한 순발력 있는 대응을 위해 필요해졌으며, 이를 위해 기존의 개발과정을 개선한 새로운 개발과정이 필요하게 되었다. 그 방안으로 최근 주목받고 있는 것이 ...
자동차 부품이 예상 수명시간 동안 요구되는 기능을 달성할 수 있는지 평가하는 내구 신뢰성 문제는 자동차 산업의 경쟁심화에 의해 매우 중요한 기술 과제로 부각되고 있으며, 이에 따라 완성차업체와 부품업체는 최소의 경제적 투자로 고 내구성의 부품을 개발하기 위하여 노력하고 있다. 또한 심화된 자동차 산업의 경쟁에 의해 빠른 시간 안에 새로운 차량을 개발하는 것이 개발비용의 절감과 시장변화에 대한 순발력 있는 대응을 위해 필요해졌으며, 이를 위해 기존의 개발과정을 개선한 새로운 개발과정이 필요하게 되었다. 그 방안으로 최근 주목받고 있는 것이 시뮬레이션 기법에 의한 내구성 해석 기술이다. 본 논문에서는 알루미늄 Lower Control Arm의 내구 신뢰성을 평가하였다. 이를 위해 구조 해석과 검증 시험을 수행하여 해석 모델의 정확도 및 상관성을 평가하였고, 대상 부품의 내구성 평가는 유럽 표준하중을 해석 조건으로 사용하여 해석적인 방법을 사용하여 예상 수명을 구하고 실험을 통하여 검증하였다.. 연구는 다음과 같은 순서로 진행되었다. 알루미늄 Lower Control Arm의 구조 강도를 평가하기 위해 극한 하중을 고려한 구조해석을 실시하였으며, 해석 결과의 정확도 및 모델 검증을 위해 시험을 수행하고 해석과 시험 결과를 비교 분석하여 상관성을 평가하였다. 대상 부품의 내구성을 평가하는 해석 방법은 작용하는 하중조건의 단위하중에 대한 응력분포를 유한요소해석으로 구하고, 이를 기초로 하여 작용 하중조건과 재료의 수명특성인 S-N 선도를 입력하여 구조물에서의 손상도 분포를 구하고 예상 수명을 예측하는 방법을 사용하였다. 내구 해석의 경우 작용하는 하중조건에 의해 발생하는 응력의 동적 특성 여부에 따라 응력 중첩법(Stress Superposition)과 모드 중첩법(Modal Superposition) 방법이 사용되고 있다. 현가 부품의 고유 진동수는 수백 Hz 이상이므로 유사 정적 상태로 고려되어 응력중첩법이 일반적으로 사용된다. 본 논문에서의 대상 부품이 현가계 부품이므로 이 방법을 사용하여 내구 해석을 수행하였다. 대상 부품의 구조해석은 범용 소프트웨어인 I-DEAS를 사용하여 3차원 모델링, FEM 모델을 구성하고 해석을 실시하였다. 구조 해석 결과는 내구해석 프로그램인 FEMFAT을 이용하고 응력 중첩법으로 내구해석을 실시하였다. 또한, 내구해석에 필요한 S-N 선도를 구하기 위해 알루미늄 Lower Control Arm 모재에서 시편을 제작하여 S-N 시험을 실시하였다. 내구 해석은 정진폭 단축 하중 조건으로 해석을 실시하고, 각 하중에서 파손부위와 내구 수명을 구하여 실제 시험과 비교 분석하였다. 비교한 결과 파손부위와 수명이 매우 유사함을 확인하여 내구 해석의 정확성 평가를 하였다. 최근 자동차 부품의 내구 수명은 점차적으로 증가되고 있으며 본 논문에서 사용된 대상 부품에 현가계의 표준화 하중인 유럽 표준 하중 조건 32만km를 적용할 경우 신뢰성이 높은 시험 결과를 구하기 위해서는 실제 도로에서 32만km에 상응하는 조건의 내구 시험을 실시하여야 한다. 그러나 실제 도로에서 32만km를 주행하는 것은 아주 어려운 일이다. 따라서 시험의 가속화를 위하여 일반도로 보다 손상도가 높은 특수한 도로(Proving Ground)를 이용하여 주행하중을 측정하고 측정된 주행하중을 이용하여 실제 일반도로와 같은 손상도를 가질 수 있도록 조합한다. 본 연구에서는 동일한 서스펜션계를 가지는 동급 차량을 이용하여 Proving Ground에서 도로 주행하중을 측정하였고, 측정된 휠의 6분력 하중은 Normalizing 기법을 이용하여 내구 해석 및 시험의 입력 하중 조건으로 사용하기 위해 하중 신호를 생성하였다. 생성된 하중 신호는 3축 시험기에 대상 부품 및 코너모듈을 장착하여 훨의 6분력 하중을 재현하였다. 이 때 대상 부품에 연결되어 하중을 전달하는 Ball Joint에 게이지를 부착하여 Ball Joint의 x-방향 및 y-방향의 하중 신호을 측정하였다. 또한 Lower Control Arm의 Ball Joint에서 구한 재현하중을 이용하여 시험 시간을 단축하기 위해 손상도에 영향이 작은 미소하중을 제거한 가속내구 재현신호를 생성하였다. 가속내구재현 신호를 이용하여 Lower Control Arm의 2축 재현 내구시험 및 내구해석을 실시하였다. 본 논문에서는 구조 강도, 내구 해석 및 시험 결과를 분석 평가하여 대상 부품의 내구 신뢰성 평가 기술 연구를 수행하고 대상 부품의 내구 신뢰성에 활용할 수 있는 평가 과정을 정립하였다.
자동차 부품이 예상 수명시간 동안 요구되는 기능을 달성할 수 있는지 평가하는 내구 신뢰성 문제는 자동차 산업의 경쟁심화에 의해 매우 중요한 기술 과제로 부각되고 있으며, 이에 따라 완성차업체와 부품업체는 최소의 경제적 투자로 고 내구성의 부품을 개발하기 위하여 노력하고 있다. 또한 심화된 자동차 산업의 경쟁에 의해 빠른 시간 안에 새로운 차량을 개발하는 것이 개발비용의 절감과 시장변화에 대한 순발력 있는 대응을 위해 필요해졌으며, 이를 위해 기존의 개발과정을 개선한 새로운 개발과정이 필요하게 되었다. 그 방안으로 최근 주목받고 있는 것이 시뮬레이션 기법에 의한 내구성 해석 기술이다. 본 논문에서는 알루미늄 Lower Control Arm의 내구 신뢰성을 평가하였다. 이를 위해 구조 해석과 검증 시험을 수행하여 해석 모델의 정확도 및 상관성을 평가하였고, 대상 부품의 내구성 평가는 유럽 표준하중을 해석 조건으로 사용하여 해석적인 방법을 사용하여 예상 수명을 구하고 실험을 통하여 검증하였다.. 연구는 다음과 같은 순서로 진행되었다. 알루미늄 Lower Control Arm의 구조 강도를 평가하기 위해 극한 하중을 고려한 구조해석을 실시하였으며, 해석 결과의 정확도 및 모델 검증을 위해 시험을 수행하고 해석과 시험 결과를 비교 분석하여 상관성을 평가하였다. 대상 부품의 내구성을 평가하는 해석 방법은 작용하는 하중조건의 단위하중에 대한 응력분포를 유한요소해석으로 구하고, 이를 기초로 하여 작용 하중조건과 재료의 수명특성인 S-N 선도를 입력하여 구조물에서의 손상도 분포를 구하고 예상 수명을 예측하는 방법을 사용하였다. 내구 해석의 경우 작용하는 하중조건에 의해 발생하는 응력의 동적 특성 여부에 따라 응력 중첩법(Stress Superposition)과 모드 중첩법(Modal Superposition) 방법이 사용되고 있다. 현가 부품의 고유 진동수는 수백 Hz 이상이므로 유사 정적 상태로 고려되어 응력중첩법이 일반적으로 사용된다. 본 논문에서의 대상 부품이 현가계 부품이므로 이 방법을 사용하여 내구 해석을 수행하였다. 대상 부품의 구조해석은 범용 소프트웨어인 I-DEAS를 사용하여 3차원 모델링, FEM 모델을 구성하고 해석을 실시하였다. 구조 해석 결과는 내구해석 프로그램인 FEMFAT을 이용하고 응력 중첩법으로 내구해석을 실시하였다. 또한, 내구해석에 필요한 S-N 선도를 구하기 위해 알루미늄 Lower Control Arm 모재에서 시편을 제작하여 S-N 시험을 실시하였다. 내구 해석은 정진폭 단축 하중 조건으로 해석을 실시하고, 각 하중에서 파손부위와 내구 수명을 구하여 실제 시험과 비교 분석하였다. 비교한 결과 파손부위와 수명이 매우 유사함을 확인하여 내구 해석의 정확성 평가를 하였다. 최근 자동차 부품의 내구 수명은 점차적으로 증가되고 있으며 본 논문에서 사용된 대상 부품에 현가계의 표준화 하중인 유럽 표준 하중 조건 32만km를 적용할 경우 신뢰성이 높은 시험 결과를 구하기 위해서는 실제 도로에서 32만km에 상응하는 조건의 내구 시험을 실시하여야 한다. 그러나 실제 도로에서 32만km를 주행하는 것은 아주 어려운 일이다. 따라서 시험의 가속화를 위하여 일반도로 보다 손상도가 높은 특수한 도로(Proving Ground)를 이용하여 주행하중을 측정하고 측정된 주행하중을 이용하여 실제 일반도로와 같은 손상도를 가질 수 있도록 조합한다. 본 연구에서는 동일한 서스펜션계를 가지는 동급 차량을 이용하여 Proving Ground에서 도로 주행하중을 측정하였고, 측정된 휠의 6분력 하중은 Normalizing 기법을 이용하여 내구 해석 및 시험의 입력 하중 조건으로 사용하기 위해 하중 신호를 생성하였다. 생성된 하중 신호는 3축 시험기에 대상 부품 및 코너모듈을 장착하여 훨의 6분력 하중을 재현하였다. 이 때 대상 부품에 연결되어 하중을 전달하는 Ball Joint에 게이지를 부착하여 Ball Joint의 x-방향 및 y-방향의 하중 신호을 측정하였다. 또한 Lower Control Arm의 Ball Joint에서 구한 재현하중을 이용하여 시험 시간을 단축하기 위해 손상도에 영향이 작은 미소하중을 제거한 가속내구 재현신호를 생성하였다. 가속내구재현 신호를 이용하여 Lower Control Arm의 2축 재현 내구시험 및 내구해석을 실시하였다. 본 논문에서는 구조 강도, 내구 해석 및 시험 결과를 분석 평가하여 대상 부품의 내구 신뢰성 평가 기술 연구를 수행하고 대상 부품의 내구 신뢰성에 활용할 수 있는 평가 과정을 정립하였다.
It has been a technical issue how to evaluate the reliability of automotive parts. Automobiles and parts manufacturers try to develop highly durable parts with minimum efforts. It is required to design new vehicle as fast as possible to reduce development costs. Conventional development processes ne...
It has been a technical issue how to evaluate the reliability of automotive parts. Automobiles and parts manufacturers try to develop highly durable parts with minimum efforts. It is required to design new vehicle as fast as possible to reduce development costs. Conventional development processes need to be replaced by efficient alternatives. A method using computer simulation is considered as a candidate to replace the conventional method to assess the durability of automotive parts. In this thesis, the reliability of the light-weight aluminium Lower Control Arm (LCA) was analyzed and tested. Analysis results were verified by tests and their corelation was proved. The reliability evaluation was verified under the Europe standard load condition for its expected life. The study was implemented in the following sequence. First of all, the structural analysis considering the limit load on the light-weight aluminium LCA was performed. Then the model verification test was followed and its results were compared with those from the analysis. Finally, the correlation between the analysis and the test was assessed. The durability analysis of structure is to estimate the stress distribution for unit input load using finite element methods. The damage distribution of structure is measured where load condition and S-N curve were used as input. In case of the durability analysis, either of the stress superposition method and the mode superposition method is applied depending on the dynamic characteristics under load condition. In general the stress superposition method is applied to the automotive suspension parts, which is considered as pseudo-static because their natural frequencies are in the order of hundreds. The stress superposition method was applied to LCA for the durability analysis in this thesis. LCA was 3-dimensionally modeled and analyzed using a commercial software I-DEASⓡ. With the results of finite element analysis, the durability analysis was carried out with the stress superposition method. In this process, a commercial software FEMFATⓡ was used. In addition, specimens from an aluminium LCA were tested to obtain S-N curve which would be used in the durability analysis. The uni-axial durability test with constant amplitude input was performed, The life span and damaged parts with every load were identified. The reliability of the durability analysis was evaluated by comparing the analysis results with those from tests. The damaged parts and the durable life time from the analysis are compared with the counterparts from the test. The order of damage was evaluated using the durability analysis with the real load condition, which was obtained from the real vehicle test. In order to verify the target life of parts for 320,000 km in the Europe standard, it is required to perform the durability test by driving 320,000 km. Because driving 320,000 km is very time consuming, it is preferred to test the vehicle on the Proving Ground, where the damage index is much higher. The driving load which is measured from the Proving Ground test is converted to the load corresponding to the real road. The load signals were generated from the wheel force transducer on the analogous vehicle whose the suspension characteristics were similar to the proving ground. In this process normalization was used in order to account for the difference in the axle load. The load from the wheel transducer was reproduced and applied to the target parts on the 3-axis test machine. The x-axis and y-axis load signals were measured from strain gauges on the ball joint of the target parts. In order to accelerate the test, signals whose magnitudes were small were neglected because their effect on damage was insignificant. The 2-axis reliability test and analysis of LCA were performed. In this thesis, the reproduced durable test was carried out by accelerating the regenerated actuation signals corresponding to 320,000 km. In result, the reproduced durable test time was reduced to 11.5 days from around 30 days. Moreover, the durable evaluation methodology on the target parts was proposed by applying the proposed methodology on LCA, which proved to be more realistic than the result from the durable test with the constant amplitude input signals.
It has been a technical issue how to evaluate the reliability of automotive parts. Automobiles and parts manufacturers try to develop highly durable parts with minimum efforts. It is required to design new vehicle as fast as possible to reduce development costs. Conventional development processes need to be replaced by efficient alternatives. A method using computer simulation is considered as a candidate to replace the conventional method to assess the durability of automotive parts. In this thesis, the reliability of the light-weight aluminium Lower Control Arm (LCA) was analyzed and tested. Analysis results were verified by tests and their corelation was proved. The reliability evaluation was verified under the Europe standard load condition for its expected life. The study was implemented in the following sequence. First of all, the structural analysis considering the limit load on the light-weight aluminium LCA was performed. Then the model verification test was followed and its results were compared with those from the analysis. Finally, the correlation between the analysis and the test was assessed. The durability analysis of structure is to estimate the stress distribution for unit input load using finite element methods. The damage distribution of structure is measured where load condition and S-N curve were used as input. In case of the durability analysis, either of the stress superposition method and the mode superposition method is applied depending on the dynamic characteristics under load condition. In general the stress superposition method is applied to the automotive suspension parts, which is considered as pseudo-static because their natural frequencies are in the order of hundreds. The stress superposition method was applied to LCA for the durability analysis in this thesis. LCA was 3-dimensionally modeled and analyzed using a commercial software I-DEASⓡ. With the results of finite element analysis, the durability analysis was carried out with the stress superposition method. In this process, a commercial software FEMFATⓡ was used. In addition, specimens from an aluminium LCA were tested to obtain S-N curve which would be used in the durability analysis. The uni-axial durability test with constant amplitude input was performed, The life span and damaged parts with every load were identified. The reliability of the durability analysis was evaluated by comparing the analysis results with those from tests. The damaged parts and the durable life time from the analysis are compared with the counterparts from the test. The order of damage was evaluated using the durability analysis with the real load condition, which was obtained from the real vehicle test. In order to verify the target life of parts for 320,000 km in the Europe standard, it is required to perform the durability test by driving 320,000 km. Because driving 320,000 km is very time consuming, it is preferred to test the vehicle on the Proving Ground, where the damage index is much higher. The driving load which is measured from the Proving Ground test is converted to the load corresponding to the real road. The load signals were generated from the wheel force transducer on the analogous vehicle whose the suspension characteristics were similar to the proving ground. In this process normalization was used in order to account for the difference in the axle load. The load from the wheel transducer was reproduced and applied to the target parts on the 3-axis test machine. The x-axis and y-axis load signals were measured from strain gauges on the ball joint of the target parts. In order to accelerate the test, signals whose magnitudes were small were neglected because their effect on damage was insignificant. The 2-axis reliability test and analysis of LCA were performed. In this thesis, the reproduced durable test was carried out by accelerating the regenerated actuation signals corresponding to 320,000 km. In result, the reproduced durable test time was reduced to 11.5 days from around 30 days. Moreover, the durable evaluation methodology on the target parts was proposed by applying the proposed methodology on LCA, which proved to be more realistic than the result from the durable test with the constant amplitude input signals.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.