삼륜차의 루프 강도 향상을 위한 구조 설계 및 평가 = Structural design and evaluation for improvement of the roof strength of a three-wheel vehicle

전기자동차는 공기 오염과 이산화 탄소를 줄일 수 있는 새로운 연구 과제로 떠오르고 있다. 전기자동차는 제동 시 낭비되는 에너지를 축적할 수 있으며 정차 시 엔진 시동 유지를 위한 에너지 소비가 없다. 또한 전기 자동차에 사용도는 배터리와 모터는 기계적인 결합이 필요하지 않으므로 구조적인 제약조건에서 자유롭다. 따라서 전기 자동차의 구조는 다양한 형태로 만들어 지는 것이 가능하다. 삼륜차는 가볍고 공기 저항이 적기 때문에 한번 충전 시 주행 가능한 거리가 많으나 전복이 발생할 가능성이 사륜차에 비하여 높다. 전복은 급격한 선회나 차선 변경 중에 발생할 수 있을 뿐 아니라 충돌이나 장애물을 밟아 발생할 수 있다. 삼륜차와 사륜차의 기저면의 차이로 인해 전복 모션이 서로 다를 수 있다.이 논문은 사륜차의 전복 모션과 다른 삼륜차의 전복 모션으로 인하여 사륜차와 다른 삼륜차의 전복 시 루프에 가해지는 하중 조건을 바탕으로 삼륜차의 루프 구조 설계를 기반으로 한다. 위상 최적화는 새로운 구조물을 설계하기 위해 사용 된다. 위상 최적화는 설계 공간 내에서 주어진 하중과 제한조건 내에서 가장 좋은 결과를 보이는 값으로 최적화 하는 기술이다. 위상 최적화는 개념적 설계 및 초기 설계를 위해 이용됐다. 삼륜차의 루프 구조는 사륜차의 루프 구조에 사용된 기존의 부품과 별도로 크로스바 보강부재라는 새로운 부품을 포함한다. 새로운 루프 구조의 A 필라와 캔트레일은 DP780, B 필라는 DP980, C필라는 SPRC440, 멤버 구조물은 DP590을 적용했다. 현재 차량 루프 구조를 시험하는 유일한 규격은 정적 하중을 루프 구조물에 가하는 방식이지만, 본 연구에는 실제 전복이 발생하는 상황을 고려하여 충격 하중이 가해지는 상황까지 고려했다. 충격 하중이 가해지는 경우 재료의 변형율에 따른 재료의 물성을 고려하는 것이 필수적이기 때문에 유한요소 해석에 이를 고려했다. 게다가 루프 구조물은 더 좋은 결과를 위해 다양하게 변형되었다. 다양한 유한요소 해석을 통해 가장 좋은 결과를 얻은 루프 구조물을 파악했다. 다양한 유한요소 해석을 통해 여러 가지 설계 변수에 따른 효과를 고려했다. 리어 멤버를 제외한나머지 멤버 구조물은 직선형일 때 더 좋은 결과를 도출한다. 리어 멤버의 경우 정적 시험일 때는 직선형일 때, 동적 시험일 때는 아치형일 때 더 좋은 결과를 도출한다. 이에 대한 차이는 좌굴 형상 차이에 따른 결과이다. 이렇게 효과를 고려한 결과는 구조의 최적화에 쓰일 수 있다.
Advisors
허훈researcherHuh, Hoon
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2014
Identifier
568880/325007  / 020123428
Language
kor
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 미래자동차학제전공, 2014.2, [ 102 p. ]

Keywords

삼륜차; multibody dynamic simulation; carsim; motion simulation; topology optimization; car roof structure; 삼륜자동차; 전복; 루프 구조; 위상 최적화; 동작 해석; 다물체 동역학 해석; three-wheel vehicle; rollover

URI
http://hdl.handle.net/10203/197252
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=568880&flag=t
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PD-Theses_Master(석사논문)
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