유한요소해석을 활용한 차량용 휴대폰 거치대 파라미터 스터디 (Finite Element Analysis based Parameter Study of a Car Phone Holder)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 23권 / 2호 / 740 ~ 745페이지
· 저자명 : 이현택, 노은솔, 홍석무

초록

차량에서 휴대폰의 역할이 확장되면서 차량용 거치대가 상용화되고 있다. 이때 사용자의 사용 방식이나 습관에 따라 거치대에 과도한 힘이 가해져 변형이 생길 수 있다. 때문에, 본 연구에서는 유한요소해석을 통해 차량용 거치대에 가해지는 힘에 따른 변형을 확인하고 이를 최소화하는 것을 목적으로 한다. 해석을 진행하기 전, 실제 차량용 거치대를 참고하여 유사하게 모델링을 진행했다. 운전자가 거치대를 사용할 때 가해질 수 있는 하중의 힘과 방향을 고려하여 총 5가지 하중 조건을 가정해 ANSYS로 유한요소해석을 진행했다. FEA 결과 이음부 목 부분에서 최대 등가응력이 발생하여 목 부분 형상을 변경하고자 밑면 반지름 (r)과 그립부 두께 (t)를 설계 변수로 지정했다. 요인 배치법을 사용해, 2요소, 3수준으로 총 9번의 해석을 진행해 등가응력 분포를 확인했으며, 응력이 최소가 되는 설계 변수 값을 확인했다. 본 연구의 파라미터 스터디를 통해 확보된 치수로 최대 등가응력을 26.33% 감소시켜 설계의 안정성을 증명했다.

영어초록

Mobile phones have found increasing use in automobiles (e.g., for navigation, listening to music, etc.), and consequently, car phone holders have become quite an important accessory. However, the phone holder may be subjected to relatively high forces acting from different directions during its usage. Hence, this study performed a finite element analysis (FEA) to find the deformations resulting from those forces to minimize them eventually. First, a model car phone holder was developed based on actual products. Five loading conditions differing in the magnitude and direction of the load imposed on the car phone holder were assumed. Then, finite element (FE) analysis was carried out using the commercial software package ANSYS. The FE results show that the maximum equivalent stress occurs in the neck of the joint. Therefore, the radius (r) and the grip thickness (t) were chosen as the design variables for the factorial experiment. The factorial experiment was carried out with two factors and three levels (9 analyses). The optimal value was then determined based on the analysis and comparison of the stress distributions. With the optimized dimensions, the maximum equivalent stress in the car phone holder could be reduced by 26.33%, improving its stability.

참고자료

· 없음