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문제 정의
- 그러나 실제 제동시 시간에 따라서 발생하는 마찰열로 인한 열변형을 줄이기 위한 디스크의 최적설계에 대한 연구는 많지 않다. 본 연구에서는 제동 시에 발생하는 마찰열로 인한 디스크 열변형을 최소화하기 위해 유한요소해석으로 디스크 열 및 열변형 해석을 수행하고, 디스크의 특정부분의 치수를 변화시켜 다구찌 방법(Taguchi method)을 통하여 열변형을 최소화 할 수 있는 최적의 디스크 형상을 제시한다.
가설 설정
- (1) 테마선정: 앞서 수행한 벤틸레이티드 디스크의 열변형을 최소화한다.
- (3) 특성치 및 인자 선정: 열변형은 그 값이 작을수록 좋으므로 망소특성에 해당된다. 특성치에 영향을 주는 인자는 Fig.
- 1) 최대응력은 최고 온도에서 발생하였고, 디스크의 햇부분의 안쪽과 베인부에서 나타났다.
- 설계제동조건(65 km/h → 0 km/h, 감가속도0.25 g)으로 제동 시에 디스크는 브레이크 패드와 접촉한 상태로 약 370 rpm의 속도로 회전하게 되므로, 패드와 디스크 사이에서 발생되는 마찰열이 디스크의 회전 표면에 균일하게 작용한다고 가정하였고, 디스크는 FEM 모델링 시 축대칭 2D 단면으로 가정하였으나 축대칭 요소를 사용할 수 없는 벤트 홀 부분은 관유동에의한 대류 열전달 계수를 적용하였다.
- 응력 해석 시 패드와 디스크 간 마찰력에 관한 응력효과를 고려하지 않았다. 차량의 운동에너지는 제동 시 모두 열에너지로 변환된다고 가정하였으며, 제동 시 패드와 디스크 간에 발생하는 모든 마찰은 열에너지로 변환된다고 가정하였다.
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