본 논문은 차량의 조종 안정성 성능과 내구 성능을 개선하기 위해 후륜 토션 빔 액슬의 빔 단면 형상 최적화를 수행한다. 토션 빔 단면 형상 최적 설계를 위한 모델로C세그먼트의 소형 세단 모델을 기본 모델로 선정하였으며, 이 모델을 이용하여 정상 원 선회 시험과 J턴 시뮬레이션을 통해 기본 모델의 언더스티어 구배(Understeer gradient)와 요 레이트(...
본 논문은 차량의 조종 안정성 성능과 내구 성능을 개선하기 위해 후륜 토션 빔 액슬의 빔 단면 형상 최적화를 수행한다. 토션 빔 단면 형상 최적 설계를 위한 모델로C세그먼트의 소형 세단 모델을 기본 모델로 선정하였으며, 이 모델을 이용하여 정상 원 선회 시험과 J턴 시뮬레이션을 통해 기본 모델의 언더스티어 구배(Understeer gradient)와 요 레이트(Yaw rate) 응답 시간을 확인하였다. 또한 실차 내구 시험로 주행 에서 얻은 휠 하중 이력을 기반으로 기본 모델의 내구 수명을 산출하였다 . 이를 통해 얻은 기존 모델의 성능을 목표로 위상 최적화를 이용하여 토션 빔의 초기 최적 형상을 도출하였다. 이 위상 최적화된 1차 모델의 빔 폭, 전체 높이 차이, 전 후방 프로파일의 높이 차이, 가변 단면의 시작 위치 및 두께 등 5개의 인자를 설계 후보로 선정하여 최대 횡 가속도, 요 레이트 및 내구 성능에 대한 민감도 분석을 수행하였으며, 이를 통해 빔 폭, 가변 단면의 시작 위치 및 두께 등 3개의 인자를 최적화를 위한 설계 변수로 선정하였다. 선정된 설계 변수를 사용하여 직교 배열 실험 계획에 따라 주행 및 내구 해석을 수행하여 질량, 조종 안정성 및 내구 성능에 대한 반응 표면 함수를 도출하였고, 이들 함수를 이용하여 최적 설계를 수행하였다. 최적화된 모델과 기본 모델의 조종 안정성과 내구 성능의 비교를 통해 최적화된 모델은 기본 모델의 내구 성능 대비 0.64% 증가하여 내구 성능을 유지하면서 언더 스티어 구배가 4.49% 증가하고, 요 레이트 응답시간이 4.08% 감소하여 기본 모델에 비해 조종 안정성이 향상되었음을 확인하였다.
본 논문은 차량의 조종 안정성 성능과 내구 성능을 개선하기 위해 후륜 토션 빔 액슬의 빔 단면 형상 최적화를 수행한다. 토션 빔 단면 형상 최적 설계를 위한 모델로C세그먼트의 소형 세단 모델을 기본 모델로 선정하였으며, 이 모델을 이용하여 정상 원 선회 시험과 J턴 시뮬레이션을 통해 기본 모델의 언더스티어 구배(Understeer gradient)와 요 레이트(Yaw rate) 응답 시간을 확인하였다. 또한 실차 내구 시험로 주행 에서 얻은 휠 하중 이력을 기반으로 기본 모델의 내구 수명을 산출하였다 . 이를 통해 얻은 기존 모델의 성능을 목표로 위상 최적화를 이용하여 토션 빔의 초기 최적 형상을 도출하였다. 이 위상 최적화된 1차 모델의 빔 폭, 전체 높이 차이, 전 후방 프로파일의 높이 차이, 가변 단면의 시작 위치 및 두께 등 5개의 인자를 설계 후보로 선정하여 최대 횡 가속도, 요 레이트 및 내구 성능에 대한 민감도 분석을 수행하였으며, 이를 통해 빔 폭, 가변 단면의 시작 위치 및 두께 등 3개의 인자를 최적화를 위한 설계 변수로 선정하였다. 선정된 설계 변수를 사용하여 직교 배열 실험 계획에 따라 주행 및 내구 해석을 수행하여 질량, 조종 안정성 및 내구 성능에 대한 반응 표면 함수를 도출하였고, 이들 함수를 이용하여 최적 설계를 수행하였다. 최적화된 모델과 기본 모델의 조종 안정성과 내구 성능의 비교를 통해 최적화된 모델은 기본 모델의 내구 성능 대비 0.64% 증가하여 내구 성능을 유지하면서 언더 스티어 구배가 4.49% 증가하고, 요 레이트 응답시간이 4.08% 감소하여 기본 모델에 비해 조종 안정성이 향상되었음을 확인하였다.
The present paper discusses the optimization of the shape of the beam cross section for the rear torsion-beam axle to improve the vehicle's handling stability and durability performance. For the optimal design of the shape of the torsion beam section, a small sedan model of the C-segment was selecte...
The present paper discusses the optimization of the shape of the beam cross section for the rear torsion-beam axle to improve the vehicle's handling stability and durability performance. For the optimal design of the shape of the torsion beam section, a small sedan model of the C-segment was selected as the basic model. This model was used to run the normal circle turning test as well the J-turn simulation, and the understeer gradient and yaw rate response time of the basic model were verified through this test and simulation. For the optimal design of the shape of the torsion beam cross section, a small sedan model of the C-segment was selected as the basic model. Also, the fatigue life of the basic model was calculated based on the wheel load history obtained from driving a real vehicle on a durability test road. Setting the performance of the existing model obtained from these results as the goal, the initial optimal shape of the torsion beam was deduced using topology optimization. The following five factors of the first model which was topologically optimized were selected as design candidates: the width of the beam, the overall height difference, the height difference between the front and rear profiles, the starting position and thickness of the variable cross section. Then the sensitivity analysis of the maximum lateral acceleration, the yaw rate, and the durability performance was performed. Based on the analysis results, three factors--the width of the beam, the starting position and thickness of the variable cross section--were selected as design variables for optimization. By using the selected design variables, driving tests and durability analysis were performed according to the orthogonal array experiment plan to derive the response surface functions for the mass, handling stability and durability performance. These functions were used to create the optimal design. The handling stability and durability performances were compared between the optimized model and the basic model. In comparison to the basic model, the optimized model showed a 0.64% increase in the durability performance, so the durability performance was maintained while the understeer gradient increased by 4.49% and the yaw rate response time was reduced by 4.08%. These results verify the improvement in handling stability over the basic model.
The present paper discusses the optimization of the shape of the beam cross section for the rear torsion-beam axle to improve the vehicle's handling stability and durability performance. For the optimal design of the shape of the torsion beam section, a small sedan model of the C-segment was selected as the basic model. This model was used to run the normal circle turning test as well the J-turn simulation, and the understeer gradient and yaw rate response time of the basic model were verified through this test and simulation. For the optimal design of the shape of the torsion beam cross section, a small sedan model of the C-segment was selected as the basic model. Also, the fatigue life of the basic model was calculated based on the wheel load history obtained from driving a real vehicle on a durability test road. Setting the performance of the existing model obtained from these results as the goal, the initial optimal shape of the torsion beam was deduced using topology optimization. The following five factors of the first model which was topologically optimized were selected as design candidates: the width of the beam, the overall height difference, the height difference between the front and rear profiles, the starting position and thickness of the variable cross section. Then the sensitivity analysis of the maximum lateral acceleration, the yaw rate, and the durability performance was performed. Based on the analysis results, three factors--the width of the beam, the starting position and thickness of the variable cross section--were selected as design variables for optimization. By using the selected design variables, driving tests and durability analysis were performed according to the orthogonal array experiment plan to derive the response surface functions for the mass, handling stability and durability performance. These functions were used to create the optimal design. The handling stability and durability performances were compared between the optimized model and the basic model. In comparison to the basic model, the optimized model showed a 0.64% increase in the durability performance, so the durability performance was maintained while the understeer gradient increased by 4.49% and the yaw rate response time was reduced by 4.08%. These results verify the improvement in handling stability over the basic model.
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