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엔진 배기매니폴드의 열피로 수명 예측
Thermal Fatigue Life Prediction of Engine Exhaust Manifold 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.15 no.1, 2007년, pp.139 - 145  

최복록 (원주대학 자동차.기계과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the low cycle thermal fatigue of the engine exhaust manifold subject to thermomechanical cyclic loadings. The analysis includes the FE model of the exhaust system, temperature dependent material properties, and thermal loadings. The result shows that at an elevated temperature, l...

주제어

#배기매니폴드   #열충격 시험   #유한요소법   #소성변형률 진폭   #열피로 수명  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 엔진의 실린더 헤드에서 배기 밸브를 통해 나온배 기 가스는 배 기 매 니 폴드와 촉매를 지 나서 배 기 파이프를 통해 대기중으로 배출된다. 본 연구에서는비교적 고온의 배기가스에 의해 많은 열피로 문제를 일으키는 배기매니폴드를 대상으로 해석과정 및적용과실험적 평가에 대해서 기술하였다.
  • 본 절에서는 앞의 유동 해석을 통해서 구한 배기계의 온도 분포와 재료의 비선형적 특성, 그리고 구속 및 접촉 조건 등을 모두 적용해서 비선형 유한요소 해석을 수행한 결과이다.

가설 설정

  • 7과 같은 경로를 나타낸다. 본 고에서는 시작점(0)을 상온으로 가정하였으며 가열 과정을 통해서 최고 온도(A) 에 도달한 후, 냉각 과정을 통해서 다시 상온(B)으로 되돌아오는 하나의 사이클을 대상으로 하였다.
  • 유동장은 정상, 비 압축성, 난류 점성 유동장으로가정하였으며, 상용 CFD 소프트웨어인 STAR-CD 를 이용해서 수치해석을 하였다. STAR-CD는 유한체적 법(FVM)을 이용하여 지배 방정식을 차분화하며, 해석 알고리듬은 단순 알고리듬을 채택하였고, 난류 유동장은 벽 함수(wall function)를 사용하는 표준 k-e 난류 모델을 이용하여 계산하였다.
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참고문헌 (5)

  1. B. L. Choi, H. Chang and K. H. Park, 'Low Cycle Thermal Fatigue of Engine Exhaust Manifold,' Int. J. Automotive Technology, Vol.5, No.4, pp.297-302, 2004 

    원문보기 상세보기

  2. H. Kawano, S. Inoue, M. Iwata, T. Yamaguchi, H. Yanagisawa and E. Fukumori, 'Improvement in the Thermal Elasto-Plastic FEM Model Applied to Exhaust Manifold,' SAE 911771, 1991 

  3. Y. Watanabe, K. Shiratani, S. Iwanaga and K. Nishino, 'Thermal Fatigue Life Prediction for Stainless Steel Exhaust Manifold,' SAE 980841, 1998 

  4. G. Lederer, E. Charkaluk, L. Verger and A. Constantinescu, 'Numerical Lifetime Assessment of Engine Parts Submitted to Thermomechanical Fatigue, Application to Exhaust Manifold Design,' SAE 2000-01-0789, 2000 

  5. S. S. Manson, Thermal Stress and Low-Cycle Fatigue, McGraw-Hill, New York, pp.245-274, 1966 

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