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FEM Carrier용 PP-LFT 소재의 응력비 변화에 따른 피로 거동
Fatigue Behavior of PP-LFT used in FEM Carreir with Variation of Stress Ratio 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.1, 2015년, pp.8 - 14  

문종신 (LG 전자)

초록
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지금까지 자동차 소재의 경량화 및 연소가스의 저감은 부품의 플라스틱화를 통하여 많은 진전이 있었다. 장섬유 보강 폴리프로필렌 소재가 적용된 프론트 엔드 모듈 캐리어는 플라스틱 구조부품 중에서 가장 성공적인 사례이다. 하지만, 장기 신뢰성 측면에서 볼 때, 자동차용 플라스틱 소재에 대한 피로거동 및 진동내구에 대한 더 많은 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 프론트 엔드 모듈 캐리어의 피로설계 및 해석의 기초가 되는 폴리프로필렌 장섬유 소재에 대한 내구성을 분석하였다. 피로수명과 응력진폭 또는 평균응력 간의 상관관계를 평가하기 위하여 다양한 응력비에서 피로실험을 수행하였다. 일정 응력진폭에서 응력비를 변화시킨 결과는 최대하중을 고정시킨 결과보다 피로수명의 변화가 응력비 증가에 따라 2~6% 크게 나타났다. 또한 주사전자 현미경을 통하여 장섬유 보강 폴리프로필렌 소재에 대한 피로균열의 발생, 전파의 파괴기구를 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Plastics have brought a significant progress in reducing the weight of automotive parts and improving gas emissions by replacing steel parts. The front end module (FEM) carrier, which was made from long glass fiber reinforced polypropylene (PP-LFT), is one of the most successful examples. On the oth...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 FEM Carrier와 같은 플라스틱 구조부품의 피로설계 및 내구해석의 정확성을 높이는데 필수적으로 수반되어야 하는 적용소재의 피로거동에 대하여 평가하였다. 여러 응력비에서 PP-LFT 소재에 대한 응력-피로수명 선도를 생성하고, 피로강도의 변화에 대하여 고찰하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자동차의 연비 향상을 위한 방법에는 무엇이 있는가? 연비 향상을 위한 방법으로는 엔진 효율 향상, 공기저항을 최소화한 차체 디자인 및 소재의 경량화 등이 있다. 특히 자동차 소재의 경량화는 엔진 효율의 향상으로 인한 연비 향상뿐만 아니라 배출가스의 감소를 통한 환경 오염 방지 및 연료절감에 가장 효과적인 방법으로 인식되고 있다.
자동차 소재의 경량화의 장점은 무엇인가? 연비 향상을 위한 방법으로는 엔진 효율 향상, 공기저항을 최소화한 차체 디자인 및 소재의 경량화 등이 있다. 특히 자동차 소재의 경량화는 엔진 효율의 향상으로 인한 연비 향상뿐만 아니라 배출가스의 감소를 통한 환경 오염 방지 및 연료절감에 가장 효과적인 방법으로 인식되고 있다.
FEM Carreir의 플라스틱화에 대한 연구에서 부족한 점은 무엇인가? 이제는 국내에서도 국산 소재의 육성 완료와 부품의 선행 및 양산 개발 사례가 축적되기 시작하여 개발 역량의 확보 단계에 접어든 시점이다. 하지만 실제 사용 환경에 대한 장기 신뢰성 측면에서 볼 때, 소재 및 부품의 특성 중 선행 검토되어야 하는 피로거동 및 진동 내구 등에 대한 연구 및 적용은 아직까지 부족한 실정이다.
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참고문헌 (12)

  1. Padraig Naughton, Jan Rottger and Bill Bowser, "A New Approach to Hybrid Front-End Systems," SAE 2002-01-1229, 2002. 

  2. Takahiro Tochioka, Chikashi Kawamoto, Masanori Ogawa and Kenichiro Sugimoto, "Development of Module Carriers by Injection Molding with Long Glass-Fiber Reinforced Polypropylene," SAE 2003-01-0791, 2003. 

  3. Engelbert Meurer, "Plastic/Metal Hybrid Technology in Automotive Front Ends," SAE 1999-01-3243, 1999. 

  4. V. Bellenger, A. Tcharkhtchi, and Ph. Castaing, "Thermal and Mechanical Fatigue of a PA66/Glass Fibers Composite Material," International Journal of Fatigue, Vol. 28, pp. 1348-1352, 2006. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2006.02.031 

  5. K. Noda, A. Takahara, T. Kajiyama, "Fatigue failure mechanisms of short glass-fiber reinforced nylon 66 based on nonlinear dynamic viscoelastic measure ment," Polymer, Vol. 42, pp. 5803-5811, 2001. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(00)00897-1 

  6. P. K. Mallick, Yuanxin Zhou, "Effect of mean stress on the stress-controlled fatigue of a short E-glass fiber reinforced polyamide-6,6," International Journal of Fatigue, Vol. 26, pp. 941-946, 2004. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2004.02.003 

  7. Ho-Young You, Sihwan Park, "Warpage analysis of a Door Carrier Plate in the injection molding Considering the characteristics of LFT," Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 14, pp. 3625-3630, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2013.14.8.3625 

  8. T. P. Skourlis, K. Pochiraju, C. Chassapis and S. Manoochehri, "Structure-modulus relationships for injection-molded long fiber-reinforced polyphthalam ides," Composites Part B, Vol. 29B, pp. 309-320, 1998. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S1359-8368(97)00011-5 

  9. S. D. Bartus, U. K. Vaidya, "Performance of long fiber reinforced thermoplastics subjected to transverse intermediate velocity blunt object impact," Composite Structure, Vol. 67, pp. 263-277, 2005. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2004.07.023 

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  11. B. He, H. Liu, J. Leng, B. Yang, X. Chen, J. Fu, Q. Fu, "Mechanical properties of long glass fiber-reinforced polypropylene composites and their influence factors," Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol. 30, pp. 222-228, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.1177/0731684410391513 

  12. B. Yang, J. Leng, B. He, H. Liu, Y. Zhang, Z. Duan, "Influence of fiber length and compatibilizer on mechanical properties of long glass fiber reinforced polyamide 6,6," Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol. 31, pp. 263-277, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.1177/0731684412454199 

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