20세기 자동차 산업발달은 인간생활에 커다란 변화와 발전을 가져다주었지만, 지구 온난화 및 환경 문제에 대한 관심이 고조됨에 따라서 자동차의 연비향상에 의한 온실가스 감축이 절실하게 요구 되고 있는 실정이다. 이에 부합하는 소재로는 최근 운송 수단의 경량화를 위하여 많은 연구가 진행 중인 탄소섬유 복합재료라 할 수 있다. 최근 탄소섬유 복합재료는 자동차의 경량화를 위해 차체 및 부품 등 다양한 부분에 적용됨에 따라 그 수요는 크게 증가하고 있고, 차량에 적용 시 차체 중량 감소에 따른 제동, 조향, 내구 및 연비향상과 이에 따른 에너지 절약 및 이산화탄소 배출을 최소화 하는 장점을 갖는다. 따라서 본 논문에서 자동차 시트프레임에 복합소재를 적용하여 경량화 하면서 최적의 안정성을 가져오고자 하였다.
자동차의 중요한 요소 중 하나인 자동차 시트는 차량 주행 시 전달되는 충격이나 진동을 적절하게 흡수하여 승객에게 안락성을 제공할 뿐만 아니라 이러한 여건을 만족시키면서 승객의 안전을 보장하는 충분한 강성과 강도를 가져야 한다. 현재 사용되어지고 있는 시트구조물의 재료는 강구조물 위주의 재료를 사용되고 있어 강도에는 우수하지만 경량화 측면에서의 단점을 보유하고 있다. 이러한 시트프레임에 복합소재를 적용하고자 자동차 시트프레임의 설계를 크게 등받이, 좌석판 고정부, 좌석판 하부프레임으로 나누어 설계를 변경하였다. 또한 재질별 (...
20세기 자동차 산업발달은 인간생활에 커다란 변화와 발전을 가져다주었지만, 지구 온난화 및 환경 문제에 대한 관심이 고조됨에 따라서 자동차의 연비향상에 의한 온실가스 감축이 절실하게 요구 되고 있는 실정이다. 이에 부합하는 소재로는 최근 운송 수단의 경량화를 위하여 많은 연구가 진행 중인 탄소섬유 복합재료라 할 수 있다. 최근 탄소섬유 복합재료는 자동차의 경량화를 위해 차체 및 부품 등 다양한 부분에 적용됨에 따라 그 수요는 크게 증가하고 있고, 차량에 적용 시 차체 중량 감소에 따른 제동, 조향, 내구 및 연비향상과 이에 따른 에너지 절약 및 이산화탄소 배출을 최소화 하는 장점을 갖는다. 따라서 본 논문에서 자동차 시트프레임에 복합소재를 적용하여 경량화 하면서 최적의 안정성을 가져오고자 하였다.
자동차의 중요한 요소 중 하나인 자동차 시트는 차량 주행 시 전달되는 충격이나 진동을 적절하게 흡수하여 승객에게 안락성을 제공할 뿐만 아니라 이러한 여건을 만족시키면서 승객의 안전을 보장하는 충분한 강성과 강도를 가져야 한다. 현재 사용되어지고 있는 시트구조물의 재료는 강구조물 위주의 재료를 사용되고 있어 강도에는 우수하지만 경량화 측면에서의 단점을 보유하고 있다. 이러한 시트프레임에 복합소재를 적용하고자 자동차 시트프레임의 설계를 크게 등받이, 좌석판 고정부, 좌석판 하부프레임으로 나누어 설계를 변경하였다. 또한 재질별 (CFRP, GFRP, Steel, Al7075, Al6061)로 크라이슬러 안전기준에 의거하여 구조해석과 피로해석을 실시하였다. 이 결과 정적해석의 경우 전체적인 재질이 안전율이 3에 미달하기 때문에 적합성이 미비할 것으로 판단되었다. 동적해석의 1안의 경우 안전율이 3이상이 나온 CFRP, Al7075, Steel 중 CFRP가 약 4이상으로 가장 높은 안전율을 확보하였고, 2안의 경우 CFRP, GFRP, Al7075, Steel 재질이 15이상으로 우수한 안전율을 나타내었다. 3안의 경우 전체적인 재질이 3에 미달되어 적합성에 미비할 것으로 판단되었으며, 4안의 경우 CFRP, Al7075, Steel, GFRP가 15이상으로 우수한 안전율을 나타내었고, 5안의 경우 모든 재질이 15이상으로 높은 안전율을 확보하였다. 피로해석의 경우 CFRP가 약 6.5이상으로 가장 우수한 안전율을 나타내어 CFRP가 가장 우수하다는 것을 확인하였다. 하지만 실제 자동차 시트 프레임에 적용할 시에는 재질의 가격과 가공성 등을 감안해야 할 것으로 보인다.
20세기 자동차 산업발달은 인간생활에 커다란 변화와 발전을 가져다주었지만, 지구 온난화 및 환경 문제에 대한 관심이 고조됨에 따라서 자동차의 연비향상에 의한 온실가스 감축이 절실하게 요구 되고 있는 실정이다. 이에 부합하는 소재로는 최근 운송 수단의 경량화를 위하여 많은 연구가 진행 중인 탄소섬유 복합재료라 할 수 있다. 최근 탄소섬유 복합재료는 자동차의 경량화를 위해 차체 및 부품 등 다양한 부분에 적용됨에 따라 그 수요는 크게 증가하고 있고, 차량에 적용 시 차체 중량 감소에 따른 제동, 조향, 내구 및 연비향상과 이에 따른 에너지 절약 및 이산화탄소 배출을 최소화 하는 장점을 갖는다. 따라서 본 논문에서 자동차 시트프레임에 복합소재를 적용하여 경량화 하면서 최적의 안정성을 가져오고자 하였다.
자동차의 중요한 요소 중 하나인 자동차 시트는 차량 주행 시 전달되는 충격이나 진동을 적절하게 흡수하여 승객에게 안락성을 제공할 뿐만 아니라 이러한 여건을 만족시키면서 승객의 안전을 보장하는 충분한 강성과 강도를 가져야 한다. 현재 사용되어지고 있는 시트구조물의 재료는 강구조물 위주의 재료를 사용되고 있어 강도에는 우수하지만 경량화 측면에서의 단점을 보유하고 있다. 이러한 시트프레임에 복합소재를 적용하고자 자동차 시트프레임의 설계를 크게 등받이, 좌석판 고정부, 좌석판 하부프레임으로 나누어 설계를 변경하였다. 또한 재질별 (CFRP, GFRP, Steel, Al7075, Al6061)로 크라이슬러 안전기준에 의거하여 구조해석과 피로해석을 실시하였다. 이 결과 정적해석의 경우 전체적인 재질이 안전율이 3에 미달하기 때문에 적합성이 미비할 것으로 판단되었다. 동적해석의 1안의 경우 안전율이 3이상이 나온 CFRP, Al7075, Steel 중 CFRP가 약 4이상으로 가장 높은 안전율을 확보하였고, 2안의 경우 CFRP, GFRP, Al7075, Steel 재질이 15이상으로 우수한 안전율을 나타내었다. 3안의 경우 전체적인 재질이 3에 미달되어 적합성에 미비할 것으로 판단되었으며, 4안의 경우 CFRP, Al7075, Steel, GFRP가 15이상으로 우수한 안전율을 나타내었고, 5안의 경우 모든 재질이 15이상으로 높은 안전율을 확보하였다. 피로해석의 경우 CFRP가 약 6.5이상으로 가장 우수한 안전율을 나타내어 CFRP가 가장 우수하다는 것을 확인하였다. 하지만 실제 자동차 시트 프레임에 적용할 시에는 재질의 가격과 가공성 등을 감안해야 할 것으로 보인다.
The developments in the automobile industry in the 20th century brought huge changes and improvements in human lives; however, with the rising concerns about global warming and other environmental issues, greenhouse gas reduction by enhancing automobile fuel efficiency is urgent. To meet such demand...
The developments in the automobile industry in the 20th century brought huge changes and improvements in human lives; however, with the rising concerns about global warming and other environmental issues, greenhouse gas reduction by enhancing automobile fuel efficiency is urgent. To meet such demand, researches are under way on a number of materials that could lighten vehicles. One such material is the Carbon-Fiber-Reinforced composite material. Such material has been applied of late in various fields, such as for car bodies, parts, and components. As such, the demand for such material is on the rise. The Carbon-Fiber-Reinforced materials applied to vehicles improve the braking, steering, durability, and fuel efficiency by reducing the vehicle weight; thus, they can save energy and minimize the CO2 emissions. Therefore, in this study, such composite materials were applied to vehicle seat frames to reduce the vehicle weights while achieving optimal stability.
Among the most important elements of a vehicle, the vehicle seats must be rigid and strong not only enough to provide comforts to the passengers by absorbing the impacts and vibrations that occur while a vehicle is running, but also to guarantee the safety of the passengers. The current seat structure materials are mainly of steel structures, which offer excellent strength but are disadvantageous in terms of vehicle weight reduction. To apply the composite materials to such seat frame, the following components of the vehicle seat frame were separately designed: the back support, the seat panel fixture, and the seat panel lower frame. Further, structural and fatigue analyses were conducted on the materials (CFRP, GFRP, Steel, Al7075, and Al6061), according to Chrysler’s safety standards. The static analysis of the study results presented safety factors lower than 3 in all the materials, which were considered inappropriate. The static analysis of proposal 1 revealed that CFRP, Al7075, and Steel had safety factors higher than 3. Among them, the CFRP showed the highest safety factor (greater than about 4). The static analysis of proposal 2, on the other hand, presented excellent safety factors (higher than 15) for CFRP, GFRP, Al7075, and Steel. In the case of proposal 3, all the materials presented safety factors lower than 3, which were considered inappropriate; for proposal 4, CFRP, Al7075, Steel, and GFRP presented excellent safety factors (higher than 15); and for proposal 5, all the materials secured high safety factors (more than 15). The fatigue analysis proved that CFRP has the highest safety factor (greater than about 6.5); thus, it was confirmed that CFRP is the most excellent material. For the actual application of CFRP to vehicle seat frames; however, its price, machinability, and other characteristics should be considered.
The developments in the automobile industry in the 20th century brought huge changes and improvements in human lives; however, with the rising concerns about global warming and other environmental issues, greenhouse gas reduction by enhancing automobile fuel efficiency is urgent. To meet such demand, researches are under way on a number of materials that could lighten vehicles. One such material is the Carbon-Fiber-Reinforced composite material. Such material has been applied of late in various fields, such as for car bodies, parts, and components. As such, the demand for such material is on the rise. The Carbon-Fiber-Reinforced materials applied to vehicles improve the braking, steering, durability, and fuel efficiency by reducing the vehicle weight; thus, they can save energy and minimize the CO2 emissions. Therefore, in this study, such composite materials were applied to vehicle seat frames to reduce the vehicle weights while achieving optimal stability.
Among the most important elements of a vehicle, the vehicle seats must be rigid and strong not only enough to provide comforts to the passengers by absorbing the impacts and vibrations that occur while a vehicle is running, but also to guarantee the safety of the passengers. The current seat structure materials are mainly of steel structures, which offer excellent strength but are disadvantageous in terms of vehicle weight reduction. To apply the composite materials to such seat frame, the following components of the vehicle seat frame were separately designed: the back support, the seat panel fixture, and the seat panel lower frame. Further, structural and fatigue analyses were conducted on the materials (CFRP, GFRP, Steel, Al7075, and Al6061), according to Chrysler’s safety standards. The static analysis of the study results presented safety factors lower than 3 in all the materials, which were considered inappropriate. The static analysis of proposal 1 revealed that CFRP, Al7075, and Steel had safety factors higher than 3. Among them, the CFRP showed the highest safety factor (greater than about 4). The static analysis of proposal 2, on the other hand, presented excellent safety factors (higher than 15) for CFRP, GFRP, Al7075, and Steel. In the case of proposal 3, all the materials presented safety factors lower than 3, which were considered inappropriate; for proposal 4, CFRP, Al7075, Steel, and GFRP presented excellent safety factors (higher than 15); and for proposal 5, all the materials secured high safety factors (more than 15). The fatigue analysis proved that CFRP has the highest safety factor (greater than about 6.5); thus, it was confirmed that CFRP is the most excellent material. For the actual application of CFRP to vehicle seat frames; however, its price, machinability, and other characteristics should be considered.
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