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문제 정의
- 본 연구에서 와이어의 재료시험과 피로시험은 개별 와이어의 물성치를 확보하여 번들 및 실차 조건의 와이어 하네스 내구성 평가를 위해 사용하는 목적이며, 번들의 피로시험은 각 번들의 테이핑 및 접촉조건에서 수명을 도출하고 해석 결과와 비교하기 위함이다. 최종적으로 실차 내구 시험은 수치적인 피로내구 해석결과와 비교하여 와이어 하네스의 내구성 평가를 검증하기 위한 것이다.
- 본 연구에서는 와이어 하네스의 내구성을 평가하기 위하여 하네스를 구성하는 와이어의 곡률, 와이어간의 접촉조건, 번들에서의 테이핑조건, 그로맷 적용조건이 피로내구 수명에 영향을 줄 것이라는 가정 하에 개별 와이어의 곡률 별 피로수명을 실험적인 방법으로 추출하였고, 개별 와이어와 번들에서의 피로수명을 확인하기 위한 전용 피로시험 장비를 개발하였다.
- 본 연구에서는 하네스의 피로내구를 평가하기 위하여 상용프로그램을 이용해 수치 해석적 방법을 개발하였고 필요한 물성 데이터의 확보와 해석의 검증을 위해 시험기기의 개발과 실험적 방법을 병행하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구에서 와이어의 재료시험과 피로시험은 개별 와이어의 물성치를 확보하여 번들 및 실차 조건의 와이어 하네스 내구성 평가를 위해 사용하는 목적이며, 번들의 피로시험은 각 번들의 테이핑 및 접촉조건에서 수명을 도출하고 해석 결과와 비교하기 위함이다. 최종적으로 실차 내구 시험은 수치적인 피로내구 해석결과와 비교하여 와이어 하네스의 내구성 평가를 검증하기 위한 것이다. Table 1은 도선과 피복의 재료시험 결과와 타 연구결과에서 제시한 Cu 와이어의 물성치를 함께 보여준다.
가설 설정
- 등가물성을 얻기 위하여 와이어의 도선과 피복은 탄성영역 내에서 같은 변형률을 가지고 있다는 가정 하에 “Rule of Mixtures” 이론을 적용시킨다.
- 이론적으로 등가화한 모델을 검증하기 위해 실 모델과 등가모델을 같은 조건으로 동일한 크기의 인장력과 곡률을 적용한 해석결과를 비교하였다. 여기서 실물모델은 twist 되어 있는 형상을 심선 하나로 가정하고 피복(sheath)과 심선(wire core)만으로 분리하여 수행하였으며, Fig. 6의 단일 와이어 인장 변위 해석결과 두 모델의 차이가 거의 없음을 알 수 있었다.
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