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문제 정의
- 본 연구에서는 패널 형상 변화 즉 비드와 복곡면 등을 원리 시편 및 각 패널 부위와 연결된 부품까지 고려된 조립품에 적용하여 해석 및 시험을 수행하려고 그 결과로부터 복곡면 패널이 NVH 성능에 미치는 영향을 고찰하려고 한다.
제안 방법
- 각 원리시편에 대하여 모드 시험을 수행하여 고유진동수와 모드 형상을 구하였다. 아래에 대표적인 RTC-III 용 시편에 대하여 구한 결과가 나와 있다(Fig.
- 이는 시편들의 모드 시험뿐만 아니라 투과소음 및 제진 성능 등을 평가할 수 있도록 호환성을 고려하였기 때문이다. 각 패널의 형상은 실차 패널 설계시 자주 직면하는 비드가 없는 평판과 비드가 존재하는 평판 또한 구멍이 있는 평판및 복곡면 패널(Curved panel) 등으로 분류하였다. 원리 시편의 이름은 P 는 평판, B 는 비드, R 은 복곡면, H 는 구멍을 의미한다.
- 단품 조립품 제작에 앞서 복곡면 패널의 유용성을 확인하기 위하여 유한요소 해석을 수행하였다. 대시패널 조립품에 대한 해석과 시험의 모드 형상이 Fig.
- 이는 부분 복곡면 적용이 강성 향상에 기여하는지를 파악하기 위함이다. 대시패널 변경안 II 는 전체적으로 복곡면을 설계하여 제작 하였다.
- 변경안 I 은 전반적으로 복 곡면을 적용하였고 스페어타이어 부위에 부분 복 곡면을 적용한 형상이다. 변경안 II 는 전체적인 복곡면을 적용하여 제작하였다. 패널의 상세 형상이 아래 그림에 나와 있다(Fig.
- 본 연구의 결과를 토대로 최적화 기법인 표면 응답 방법(RSM)을 이용하여 부재들간의 거리와 폭에 따라 복곡면 깊이를 유추할 수 있는 프로그램을 제작하였다. 그 결과는 유한요소해석과 2%범위내에서 정밀도를 보여줌을 확인할 수 있었다.
- 비드와 복곡면 패널의 강성을 평가하기 위하여 다양한 형상의 원리 시편을 제작하였다. 아래에 원리 시편 형상이 나와 있다.
- 시험 방법은 원리 시편 방법과 동일하게 수행되 었으며 시험으로부터 모드 형상과 고유 진동수를 수집하였다.
- 시험 방법은 원리 시편을 지그에 장착하여 가속도계를 지정한 위치에 부착한 후 충격 망치로 가진하였다. 출력값은 LMS 장비를 이용하여 수집하였으며 오차를 줄이기 위하여 3 번 이상 시험하였다.
- 차체 패널의 강성 및 NVH 성능 개선을 위해 다양한 형상의 원리 시편과 조립품을 제작하여 시험을 수행하였으며 유한요소 해석을 병행한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 시험 방법은 원리 시편을 지그에 장착하여 가속도계를 지정한 위치에 부착한 후 충격 망치로 가진하였다. 출력값은 LMS 장비를 이용하여 수집하였으며 오차를 줄이기 위하여 3 번 이상 시험하였다. 여기서 수집된 결과는 IDEAS 프로그램을 이용하여 분석하였다.
대상 데이터
- 8 에 나와 있다. 4 각형 요소(QUAD4)를사용하였으며 요소수는 대시패널의 경우 13375 개, 리어플로어는 27373 개이다.
- 1). 시편은 크게 APAMAT 용(840 mm X 840 mm )과 RTC 용(615 mm X 495 mm )으로 사용되는 표준 시편 형상을 채택 하였다. 이는 시편들의 모드 시험뿐만 아니라 투과소음 및 제진 성능 등을 평가할 수 있도록 호환성을 고려하였기 때문이다.
데이터처리
- 출력값은 LMS 장비를 이용하여 수집하였으며 오차를 줄이기 위하여 3 번 이상 시험하였다. 여기서 수집된 결과는 IDEAS 프로그램을 이용하여 분석하였다.
- 유한요소 전처리 작업은 PATRAN 을 이용하였으며 각 원리시편과 단품 조립품에 대하여 모델링 하였다. 해석은 NASTRAN SOL 103 을 사용하였으며 파라메타들은 기본값으로 하여 해석 결과의 신뢰성을 확보하였다. 즉 임의의 변수들에 따라 해석 결과가 영향을 받지 않도록 하였다.
이론/모형
- 원리 시편의 동강성 향상은 고유진동수의 증가로 판별할 수 있다. 유한요소 전처리 작업은 PATRAN 을 이용하였으며 각 원리시편과 단품 조립품에 대하여 모델링 하였다. 해석은 NASTRAN SOL 103 을 사용하였으며 파라메타들은 기본값으로 하여 해석 결과의 신뢰성을 확보하였다.
성능/효과
- (1) 패널 형상은 최대한 복곡면을 적용하여 강성을 증대 시켜야 함.
- 본 연구의 결과를 토대로 최적화 기법인 표면 응답 방법(RSM)을 이용하여 부재들간의 거리와 폭에 따라 복곡면 깊이를 유추할 수 있는 프로그램을 제작하였다. 그 결과는 유한요소해석과 2%범위내에서 정밀도를 보여줌을 확인할 수 있었다.
- 9 와 Table 3 은 리어플로어 조립품의 모드 형상과 고유진동수 변화량을 나타내고 있으며 이들 결과들도 대시플로어 조립품의 결과들과 유사 함을 보여준다. 동강성은 변경안들 모두 향상되었고 특히 변경안 II 는 1.6 배 이상 증가하여 상당한 효과를 나타내었다. 따라서 이들 결과로부터 강성 향상을 위하여 복곡면 적용이 유용함을 파악할 수있고 두께 변화를 통하여 무게와 비용 저감 효과를 이룰 수 있음을 검증하였다.
- 이 그림에서도알 수 있듯이 평판 및 비드 평판에 비해 복곡면 패널의 고유진동수 및 동강성이 향상됨을 보여주고 있다. 따라서 모드 형상으로부터는 소음 제어, 고유진동수로부터는 동강성 제어가 가능함을 확인할 수 있어서 복곡면 패널의 유용성을 파악할 수있었다.
- 6 배 이상 증가하여 상당한 효과를 나타내었다. 따라서 이들 결과로부터 강성 향상을 위하여 복곡면 적용이 유용함을 파악할 수있고 두께 변화를 통하여 무게와 비용 저감 효과를 이룰 수 있음을 검증하였다.
후속연구
- 무게나 비용의 증가 없이 강성을 향상시키는 비드 추가와 복곡면 형상 방법은 제작상 상대적으로 적은 비용이 들고 패널의 진동 및 소음과 관계가 있는 강성을 제어하기 쉽다. 이들 변수들을 적절히 조합하여 최적의 패널 설계 기준안을 제시하고 시험과 해석을 통하여 그 유용성을 검증하여야 한다.
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