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제안 방법
- H/W 해석 모델의 양 끝단 중 차량 Body의 끝단을 고정시키고 도어 부분의 끝을 도어 개폐 시 힌지 축을 중심으로 75° 강제 회전 변위를 부과하여 해석을 수행하였다.
- Slam Test는 W/H의 유한요소해석 결과 값의 신뢰성 확보를 위해 수행하였다. 유한요소해석과 Slam Test를 서로 비교 분석하여 내구수명 예측 데이터베이스를 구축함으로써 내구성 평가기술을 확보할 수 있다.
- Slam Test는 도어의 개폐를 1분당 10회로 왕복하여 소선의 저항 값을 측정하는 방법으로 시험을 진행하였다. 소선의 파손은 소선 내부의 구리선의 개수, 직경, 마찰, 피복의 탄성력, 온도 등 여러 가지 요인이 있지만 본 연구에서는 환경적인 요인을 배제하고 W/H의 굽힘에 대한 Slam Test만을 수행하였다.
- W/H의 유한요소해석을 수행하고 얻은 응력분포 값을 FAMFET 프로그램에 입력하고 응력 사이클, 재료 물성치 등을 설정하여 피로 해석을 수행하였다. 도어의 왕복 1회를사이클 수1로 계산하여 사이클 수를 피로수명으로 정하였다.
- 차량용 도어의 반복적인 굽힘을 받는 W/H의 해석 모델을 정의하고 유한요소해석을 수행하였고 이것을 바탕으로 내구피로해석과 Slam test를 수행하였다. 그 결과 유한요소해석 결과 W/H의 유한요소 모델링 기법의 타당성을 확인하였고 해석 결과를 실제 시험결과와 비교하여 W/H 파손에 영향을 주는 굽힘 응력과 수명을 구하였다.
- 따라서 본 연구에서는 도어 개폐가 W/H에 미치는 영향을 보고 굽힘에 의해서 발생하는 응력에 대해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 유한요소해석을 수행, 해석 결과 값을 바탕으로 내구피로해석 프로그램인 FEMFAT을 이용하여 피로 해석을 수행하고 Slam Test를 하였다. 도어 개폐 시 W/H의 변형을 알아본 후 유한요소해석과 실험 결과의 비교를 통해 유한요소모델을 검증하고 이것을 바탕으로 W/H의 신뢰성 설계 방향을 제시하였고 이것을 바탕으로 W/H의 신뢰성 설계 방향을 결정하였다.
- W/H의 유한요소해석을 수행하고 얻은 응력분포 값을 FAMFET 프로그램에 입력하고 응력 사이클, 재료 물성치 등을 설정하여 피로 해석을 수행하였다. 도어의 왕복 1회를사이클 수1로 계산하여 사이클 수를 피로수명으로 정하였다.
- 따라서 본 연구에서는 도어 개폐가 W/H에 미치는 영향을 보고 굽힘에 의해서 발생하는 응력에 대해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 유한요소해석을 수행, 해석 결과 값을 바탕으로 내구피로해석 프로그램인 FEMFAT을 이용하여 피로 해석을 수행하고 Slam Test를 하였다. 도어 개폐 시 W/H의 변형을 알아본 후 유한요소해석과 실험 결과의 비교를 통해 유한요소모델을 검증하고 이것을 바탕으로 W/H의 신뢰성 설계 방향을 제시하였고 이것을 바탕으로 W/H의 신뢰성 설계 방향을 결정하였다.
- 요소의 수는 소선이 7가닥인 경우 약 80,000이며, 19가닥인 경우 약 200,000 정도로 구성되었다. 변형 동안, 피복을 고려하지 않아 발생하는 가닥의 이탈 억지위해 실제 피복(PVC) 두께의 1/2(0.15mm)를 갖는 구리합급(Copper-alloy) 셀요소를 사용하여 반영하였다. 주로 해석 대상이 되는 무빙파트에 인접한 그로맷 안에 있는 와이어들은 별다른 구속 없이 움직임이 자유롭도록 풀려져 있어, 전체 선들의 묶음인 다발 전체를 대상으로 하기보다는 가장 무빙 조건이 가혹한 위치에 있는 선을 그 해석대상으로 하였다.
- Slam Test는 도어의 개폐를 1분당 10회로 왕복하여 소선의 저항 값을 측정하는 방법으로 시험을 진행하였다. 소선의 파손은 소선 내부의 구리선의 개수, 직경, 마찰, 피복의 탄성력, 온도 등 여러 가지 요인이 있지만 본 연구에서는 환경적인 요인을 배제하고 W/H의 굽힘에 대한 Slam Test만을 수행하였다. W/H의 Slam Tester의 제작과 Test는 패커드 코리아에서 수행하여 결과 값을 산출하고 피로 해석 값과의 비교 분석을 통해 내구성 평가와 검증을 하였다.
- 3은 Slam Tester의 3D설계 모델과 실제 제작 모델을 보여준다. 실제 차량의 3D 모델을 기반으로 설계 및 시뮬레이션으로 검증하고 이를 제작하여 W/H의 굽힘이 실제와 흡사하도록 만들었다. 또한 모든 차량에 적용할 수 있도록 3축 이동이 가능하게 제작하였다.
- 그리고 우측 하단은 연결부 W/H의 절단면을 보여준다. 우선 해석 모델을 단순화하기 위해 그로멧의 양 끝을 선의 양 끝단으로 설정하고 그로멧은 다발에 직접적인 마찰 손상을 방지하기 위한 것으로, 내부 선와는 직접적인 영향이 없어 그로멧을 제외하고 해석을 수행하였다.
- Slam Test는 W/H의 유한요소해석 결과 값의 신뢰성 확보를 위해 수행하였다. 유한요소해석과 Slam Test를 서로 비교 분석하여 내구수명 예측 데이터베이스를 구축함으로써 내구성 평가기술을 확보할 수 있다.
- 차량용 도어의 반복적인 굽힘을 받는 W/H의 해석 모델을 정의하고 유한요소해석을 수행하였고 이것을 바탕으로 내구피로해석과 Slam test를 수행하였다. 그 결과 유한요소해석 결과 W/H의 유한요소 모델링 기법의 타당성을 확인하였고 해석 결과를 실제 시험결과와 비교하여 W/H 파손에 영향을 주는 굽힘 응력과 수명을 구하였다.
대상 데이터
- 소선 수가 19가닥인 선를 모델링 한 것으로 소선은 3차원 고체 요소인 C3D6과 C3D8R 타입으로 구성하고, 소선을 감싸고 있는 피복은 2차원 셀요소인 S4R 타입으로 구성하였다. 요소의 수는 소선이 7가닥인 경우 약 80,000이며, 19가닥인 경우 약 200,000 정도로 구성되었다.
- 15mm)를 갖는 구리합급(Copper-alloy) 셀요소를 사용하여 반영하였다. 주로 해석 대상이 되는 무빙파트에 인접한 그로맷 안에 있는 와이어들은 별다른 구속 없이 움직임이 자유롭도록 풀려져 있어, 전체 선들의 묶음인 다발 전체를 대상으로 하기보다는 가장 무빙 조건이 가혹한 위치에 있는 선을 그 해석대상으로 하였다.
데이터처리
- 소선의 파손은 소선 내부의 구리선의 개수, 직경, 마찰, 피복의 탄성력, 온도 등 여러 가지 요인이 있지만 본 연구에서는 환경적인 요인을 배제하고 W/H의 굽힘에 대한 Slam Test만을 수행하였다. W/H의 Slam Tester의 제작과 Test는 패커드 코리아에서 수행하여 결과 값을 산출하고 피로 해석 값과의 비교 분석을 통해 내구성 평가와 검증을 하였다.
- 피로 해석은 사용프로그램인 FEMFET 프로그램을 사용하여 해석을 수행하였다. FEMFET 프로그램은 유한요소해석 결과를 바탕으로 다양한 재료의 S-N 커브 데이터를 제공해준다.
이론/모형
- 도어 개폐·시 W/H는 소성변형을 일으킨다. 따라서 비선형 해석을 수행하기 위해 탄소성재료가동 방법을 사용하였다.
- 해석 모델링은 HyperMesh를 이용하여 수행하고, 유한요소해석은 ABAQUS를 이용하여 수행하였다. 유한요소해석 결과를 가지고 FEMFAT을 이용하여 피로수명을 구하고 Slam test와의 비교 및 분석을 통해 해석기법의 타당성을 확인하였다.
- H/W 해석 모델의 양 끝단 중 차량 Body의 끝단을 고정시키고 도어 부분의 끝을 도어 개폐 시 힌지 축을 중심으로 75° 강제 회전 변위를 부과하여 해석을 수행하였다. 힌지 축과 도어 부분의 끝단은 강체로 정의하고 접촉관계는 ABAQUS Explicit Code의 General Contact으로 정의하였다.
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