물성의 분산을 고려한 트럭 공기 현가장치의 수명예측
A Life prediction method with variation of material data for a truck air suspension system
초록/요약
본 논문의 목적은 화물차량의 공기현가장치를 설계함에 있어 충격에 대한 안전성과 파손까지의 수명을 평가하는 것이다. 이 연구를 위하여 화물차량의 동역학 모델은 필수적이다. 동역학 모델을 통하여 하중의 이동경로와 부품에 가해지는 하중을 파악할 수 있으며, 벨지안 로드를 주행하는 시뮬레이션을 통하여 수명예측에 필요한 응력이력을 확보할 수 있다. 공기스프링에 발생되는 힘은 현가장치 하부 프레임과 차량의 주 프레임 사이에 이상기체 방정식으로 구현되었다. 차량의 높이를 항시 안정하게 유지해 주는 높이조절밸브의 구현으로 비선형적인 공기스프링의 거동을 표현하였다. 충격하중에 대한 안전성 검토는 차량 주행 중 발생할 수 있는 충격을 가상의 모델로 구현하여 수행된다. 단품의 강도해석을 통해 이루어지는 이 해석은 3가지 극한 하중조건에 의하여 부품에 발생하는 응력을 확보하고 파손이론을 통하여 그 안전성이 검토된다. 프레임의 수명예측은 기본적인 선형손상법칙 이외에 물성의 분산을 고려한 신뢰도 해석이 병행되었다. 실험계획법으로 수행된 수명에 대한 신뢰도 해석은 간단한 데이터의 조합으로 예상수명의 분포와 확률을 파악할 수 있다. 예상수명을 확률적으로 접근할 수 있다는 것은 양산되는 부품의 불량률을 미리 예상할 수 있다는 데 큰 장점이 있다. 또한 빠르고 간단한 이 방법을 통하여 차량부품의 개발과 설계에 효율적으로 적용할 수 있다. 본 연구에서 수행된 강도해석과 수명예측은 큰 충격하중이 가해지거나 비교적 적은 하중이 반복되는 차량 현가장치 개발의 안전설계 방법으로 제시될 수 있다.
more초록/요약
A Life prediction method with variation of material data for a truck air suspension system is presented in this thesis. Stress analysis and prediction of a life cycle for a suspension frame are included in the presented method. For this method. A dynamic model of a vehicle is essential. To obtain the ultimate stress of the vehicle, three cases of loads and force are applied to the vehicle. The stress result of simulation was estimated by the method of failure. Also to define the life cycle due to the normal operating condition, the Belgian road is used to obtain the accelerated result. The vehicle is simulated on the Belgian road for 0.2 km which can represent 20 km in the real driving condition. To model the air spring which was positioned between a main frame of vehicle and a under suspension frame, the air was assumed as Ideal gas. Leveling valve maintain the height of vehicle by control of air flow. With these air spring and leveling valve model, the nonlinear performance of an air suspension can be expressed in the dynamic model. The fatigue life of the suspension frame was predicted using the Miner's rule and Pearson System. As a result of this prediction we can get the probability density function of life. With this function, we can estimate the reliability of the predicted life cycle. The fatigue life prediction method presented in this thesis can be used to estimate the service life of a vehicle which operates under big shock and repetitive small loads.
more목차
1. 서론 = 1
1.1 연구배경 = 1
1.2 연구목표 = 3
2. 동역학 모델링 = 4
2.1 목표 화물차량 = 6
2.2 전체 차량의 동역학 모델링 = 7
2.3 개발모듈의 개념설계 = 9
2.4 주요 부품의 동역학 모델링 = 11
3. 공기현가장치 프레임과 볼트의 강도해석 = 24
3.1 파손이론 = 24
3.2 차량부품의 강도해석 = 28
3.3 개발 모듈의 강도평가 = 34
4. 현가장치의 수명예측 = 36
4.1 선형 손상법칙 = 36
4.2 레임플로우 집계 = 38
4.3 실험계획법 = 41
4.4 피어슨 시스템의 타입 = 43
4.5 벨지안 로드의 구현 = 49
4.6 현가장치 하부 프레임의 유연체 모델링 = 51
4.7 현가장치의 피로수명과 신뢰도 계산 = 54
5. 결론 및 고찰 = 64
참고문헌 = 67
Abstract = 69
