차량용 연료탱크의 내구도 평가를 위한 전산해석 방법에 관한 연구
- 주제(키워드) Durability , Fatigue analysis , PSD , Vibration
- 발행기관 아주대학교 산업대학원
- 지도교수 홍민성
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 산업대학원 기계공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
차량용 연료탱크는 발화가 가능한 위험 물질을 담고 장기간 사용되는 용기로써 파손 시 승객에게 상당한 상해를 입힐 수 있는 중요한 부품이다. 따라서, 안전과 직결된 연료탱크의 내구성 확보를 위해 설계자는 강도 및 내구성에 대한 나름대로의 내부 사양을 보유하고 있으며, 개발 초기 단계부터 생산 단계에 이르기까지 내구성 측면에서 많은 연구를 하고 있다. 기존의 내구성 평가는 Test track 에서의 실차 실험에 의하여 이루어져 왔으나, 개발에 따른 시간과 비용 감소를 위하여 최근에는 개발 초기 단계에서부터 가상 공간상에서의 해석을 통한 개발이 이루어지고 있는 추세이다. 개발 초기 단계부터 연료탱크의 강성을 평가하고 보완하여 내구성을 확보하기 위한 해석 조건으로는 대표적으로 다음과 같은 두가지가 있다. 첫째, 차량 작동 이상에 의한 연료탱크 내압조성 때문에 발생하는 피로문제 평가를 위한 정?부압 해석이 있으며, 두번째로, 동적 강성평가를 위하여 가진력을 PSD(Power Spectrum Density) 신호로 변환하여 진동해석을 하는 PSD Vibration 해석이 있다. 본 논문에서는 설계 초기 단계에서의 차량 연료탱크의 내구평가를 위한 위의 두 조건을 통하여 내구해석 기법의 이론적인 면을 살펴보고, 해석과 실제 테스트간의 비교를 통해 결과를 고찰하고자 한다.
more초록/요약
The fuel tank of automobile is an important part filled with flammable material and used for a long duty time. When the fuel tank is failed, it can be seriously harmful for the passenger. Therefore, to guarantee its durability, the designer has own internal specification and has executed many researches from the early to the production stage. The conventional method for durability evaluation was real vehicle test. Recently, to reduce the time and cost, the trend is to simulate the durability test in virtual space in the early stage of vehicle development. To evaluate and improve the stiffness of the fuel tank in the early, we have two analytical methods typically. The first is the Pressure ?Vacuum Analysis to evaluate the fatigue failure due to the internal pressure distribution in the fuel tank. Second, the PSD(Power Spectrum Density) Vibration Analysis that is the vibration analysis for dynamic stiffness evaluation with translating the excitation force to PSD signal. In this paper, we use these two methods to evaluate the durability of the fuel tank for automobile, and review the analysis result with comparison to the result of physical test.
more목차
1. 서론 = 11
2. 내구해석기법에 관한 이론 = 13
2.1 개요 = 15
2.2 준정적 내구해석기법에 대한 이론 = 15
2.2.1 시간 영역 이력에 의한 수명 평가의 일반적 과정 = 15
2.2.2 응력 영향 계수 = 16
2.2.3 Rainflow Cycle Counting = 17
2.2.4 변형율 수명 곡선 = 18
2.2.5 피로 손상율 계산 = 19
2.3 공진 내구해석기법에 대한 이론 = 20
2.3.1 주파수 영역 이력에 의한 수명 평가의 일반적 과정 = 20
2.3.2 불규칙 진동 = 23
2.3.3 전달 함수 = 25
2.3.4 시간 이력과 PSD의 관계 = 26
2.3.5 파워스펙트럼 밀도로부터의 피로 손상율 계산 = 29
2.3.6 주파수 응답 해석 = 31
3. 연료탱크의 내구도 평가 = 33
3.1 준정적 내구해석 기법 = 33
3.1.1 선형 정적 해석 = 33
3.1.2 준정적 내구해석 = 35
3.1.3 결과고찰 = 38
3.2 연료탱크의 공진 내구해석 기법 = 40
3.2.1 고유진동 해석 = 40
3.2.2 랜덤 주파수 응답 해석 = 41
3.2.3 공진 내구 해석 = 45
3.2.4 결과고찰 = 45
4. 결론 = 48
