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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 다구찌 직교배열법의 최대장점인 최소의 실험횟수를 통하여 설계납기(Design Delivery)의 단축을 꾀하고 전륜업라이트의 중량과 최대 von Mises Stress를 특성치로 지정하여 산포의 크기를 계량특성치로 변환하여 산포의 변화에 영향을 미치게 하는 인자들의 조건을 구하고자 계량특성치중 망소특성을 이용하여 최적화를 수행하고자 한다.
- 등은 유한요소법과 다구찌기법을 적용하여 디스크 캘리퍼의 씰형상을 최적화 하는 등 차량의 각종 부품들에 대한 최적형상을 설계하기 위해서 실험계획법과 구조해석을 이용한 많은 연구들이 이루어졌다. 본 연구에서는 포뮬러 레이스카 전륜 업라이트의 최적형상설계를 위하여 차량의 주행하중조건을 고려하여 다물체동역학해석 프로그램인 Recurdyn 해석을 통하여 업라이트에 작용하는 기본적인 준정적(quasi-static) 하중을 구하고 전륜업라이트의 설계인자들을 선정하여 다구찌 직교배열법을 활용한 구조해석을 통하여 설계인자들의 최적화를 수행하였다. 다구찌 기법을 이용한 실험계획법은 수치적 최적화에 중점을 둔 직접탐색 알고리즘을 이용한 최적화기법에 비해 해의 수렵성 문제와 과도한 최적화 설계진행시간의 문제를 감소시킴과 동시에 설계자가 설계인자들의 영향도를 손쉽게 평가하여 최적화를 실현 할 수가 있다는 장점이 있다.
- 일반적으로 업라이트는 타이어와 노면 간의 접지력을 유지하기위해 차량의 현가장치를 지지하는 부품으로서 더블위시본 타입의 Upper Control Arm(UCL)과 Lower Control Arm(LCA) 그리고 조향을 위한 타이로드(Tie-rod)와 연결되어 차량을 컨트롤하는 역할을 한다. 아울러 이러한 시스템은 경기용 차량제작 규정을 만족시키면서 차량의 공차중량을 최소화하고 또한 차량의 주행안정성을 꾀하고자 스프링 하질량을 최소화하고자 노력한다.
- 이에 본 연구에서는 포뮬러 레이스카 업라이트의 주요 설계인자들을 개선하고자 다구찌 직교배열법을 통하여 전륜업라이트의 각 설계변수조합에 따른 구조해석을 수행하고 설계변수들의 민감도를 파악하여 전륜업라이트의 최적설계조합을 찾아 최적화를 수행하고자 한다.
가설 설정
- 5g와 3g의 하중 조건을 부과하였고 RecurDyn 다물체동역학 해석프로그램에서 차량의 1/4 현가계 모델을 이용하여 타이어와 지면 접촉점에 이에 해당하는 하중을 각각 준정적해석을 통해서 부여하였다. 초기 하중의 상태를 만족시키기 위해서 먼저 정정평형하중 조건을 만족시킨 후 타이어와 노면의 접지면에 하중을 부과하였고 이때 타이어는 강체로 가정하여 해석을 실시하였다. Fig.
- 포뮬러 레이스카 업라이트의 구조해석을 실시하기에 앞서 차량의 주행하중을 구하기 위하여 차량의 주행하중조건을 차량의 최대제동 시와 경기 중 외곽을 통과하는 주행라인이 형성될 시 경기장외곽의 범퍼를 통과하게 되는 조건을 가정하여 하중조건을 주었다. 제동 시와 범퍼하중은 각각 차륜에 2.
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