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문제 정의
- 따라서 본 연구를 통하여 설계 경험과 기술을 축적하고, 독자적으로 설계할 수 있는 능력을 향상시켜, 향후 지역에 관계없이 설계할 수 있도록 능력을 배양하고자 하였으며, 또한, 원가절감과 작업의 편이성, 부품변경으로 인한 변형설계의 경우도 능동적으로 대처하여 설계목적에 부합되는 대차 프레임을 설계하고자 하였다 . 나아가 이와 유사한 대차 프레임 설계 시 기초자료로 활용하고자 하였다.
- 이들 하중조건은 종전의 JIS 코드에 대한 하중조건과는 종류와 크기가 다르다. 따라서 본 연구는 UIC 코드에 준하는 대차 프레임에 대하여 경량화 설계를 하고자 하였다. 국내에서 UIC 코드에 준하는 대차 프레임의 설계 경험이 거의 없다.
- 해외물량을 수주해도 차체만 국내에서 제작하고 대차는 해외 선진 차량제작사에서 제작하는 사례가 종종 있었다. 따라서 본 연구를 통하여 설계 경험과 기술을 축적하고, 독자적으로 설계할 수 있는 능력을 향상시켜, 향후 지역에 관계없이 설계할 수 있도록 능력을 배양하고자 하였으며, 또한, 원가절감과 작업의 편이성, 부품변경으로 인한 변형설계의 경우도 능동적으로 대처하여 설계목적에 부합되는 대차 프레임을 설계하고자 하였다 . 나아가 이와 유사한 대차 프레임 설계 시 기초자료로 활용하고자 하였다.
- 따라서 본 연구에서 이들 요소를 잘 표현하기 위하여 적당한 유한요소를 선정하여 이상화하였다. 해석에 사용한 요소는 강판 요소에 3차원 구조용 쉘 요소(shell element), 주강품은 3차원 구조용 솔리드 요소(solid element)를, 1차와 2차 현가 장치에 3차원 스프링 요소(spring element)를 그리고 축에는 강체요소(rigid element)를 사용하여 모델링하였으며 이렇게 하여 발생된 절점과 요소의 수는 각각 67, 900과 66, 920개 이다.
- 본 연구는 UIC 615-4에서 요구하는 각종 하중조건을 만족하는 대차 프레임을 설계하기 위하여 구조해석을 수행하고, 이를 증명하기 위하여 정/피로 하중시험을 수행하였다. 해석에서는 적절한 요소선정으로 모델과 구속조건을 실제와 유사하게 구현하여 UIC 615-4에서 요구하는 각종 하중 조건을 만족시켰으며, 각 절점에서 발생되는 응력에 대하여 모재부와 용접부의 피로수명을 평가하기 위하여 fine mesh와 조합응력을 통하여 이들을 구분하여 평가하였다 본 연구는 UIC에서 요구하는 하중조건에 대하여 효과적인 설계안을 제시하고 이들의 타당성을 유한요소법을 이용하여 허용응력 범위 내에서 결정하였으며 또한, 시험방법에 대하여 효과적인 시험안을 제시하고 수행하여 UIC에서 요구하는 하중조건 만족시키는 설계안을 입증시켰다.
가설 설정
- 4g) 상태에서 정적수직하중(lg)의 40% 하중(R/a)이 좌우방향으로작용되는 조건을 수용할 있도록 사양에 규정되어 있다. 따라서, 이러한 조건을 가정하여 Fig. 5에서 나타낸 바와 같이 차체롤 각(Car-body roll angle a), 안티롤 각(anti-roll angle β), 좌우 스프링 시트에 부과되는 수직하중(Fz1, Fz2), 안티롤 바 하중(anti-roll bar load FzARB)등을 계산하기 위하여 “VAMPIRE”. 스프트 웨어를 이용하여 계산하며 계산된 요소들은 Table 4에 나타내었다.
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