[자동차구조해석]ANSYS_자동차 프레임 해석과정

소개

ANSYS 프로그램을 이용한 자동차 모델링 및 해석 과정입니다.

목차

Ⅰ. 구조물의 치수 및 물성치
1. 해석시 사용한 재료의 물성치
2. 구조물의 치수

Ⅱ. 해석에 사용한 Element 및 해석 시간
1. Ansys 내에서의 Element type 설정 모습
2. Elastic Straight Pipe 16 Option

Ⅲ. 해석 절차
1. 3-D CAD Tool 을 이용한 Modeling 모습
2. preferences GUI Filtering
3. Real constants의 설정
4. Material Properties의 설정
5. Glue 기능의 사용
6. Mesh 나누기
7. 구속 조건의 선택
8. 힘(하중)의 선택
9. Solution Solve

Ⅳ. FEM 해석 결과 - KS D 3507 (탄소강)
1. 변형량 해석
2. Von Mises 응력의 해석

Ⅴ. FEM 해석 결과 - Al 6061 (알루미늄 합금)
1. 변형량 해석
2. Von Mises 응력의 해석

Ⅵ. 검토 및 보안 후 재해석
1. 재해석
2. 1차 보강재 설치 후 KS D 3507 탄소강 FEM 해석 결과
3. 1차 보강재 설치 후 Al 6061 알루미늄 합금 FEM 해석 결과

Ⅶ. 2 차 보강재 설치 후 FEM 해석
1. Ansys 내에서의 2차 프레임 보강재를 설치한 모습
2. 2차 보강재 설치 후 KS D 3507 탄소강 FEM 해석 결과

Ⅷ. 결과

본문내용

1. Ansys 내에서의 Element type 설정 모습
- Preprocessor ⇒ Element Type ⇒ Add/Edit/Delete
2. Elastic Straight Pipe 16 Option
- Force와 Moment를 출력 하기위해 Include output으로 설정하는 모습

Ⅲ. 해석 절차
ⅰ. CATIA V5 R14를 이용한 모델링 모습
ⅱ. Solid works 2001로 Modeling 모습
ⅲ. Ansys 9.0 Multiphysics에서 Model의 간소화 모습
2. preferences GUI Filtering
- 해석하려는 구조물의 해석 목적에 맞게 구조해석, 열해석, 진동해석, 전기장 해석 등으로 구분 하여 준다.
- 자동차 프레임의 구조 해석하는 것이 목적이기 때문에 Structural로 설정하였다.

Ⅵ. 검토 및 보안 후 재해석
- KS D 3507 탄소강과 Al 6061 알루미늄 합금을 재료로 하여 프레임을 제작 하였을 시에 Von Mises 응력값은 두 재료 모두 허용 인장 응력값을 만족하였다. 하지만 자작 자동차의 경우 상용 자동차와는 달리 프레임에 조금이라도 변형이 생기면 Upper Arm 과 Lower Arm , Suspension System, Steering System, Breaking System 에 치명적인 결함을 줄 수 있고 운전자의 안전에 위협을 가 할 수가 있다. 따라서 이번 해석에서 KS D 3507 탄소강의 경우 최대 변형량이 6.947mm 였고, Al 6061의 알루미늄 합금의 경우 최대 변형량이 11.734mm 였기 때문에 운전자의 안전을 확보하기 위해 이 변형량을 보강재를 사용하여 줄일 필요성이 있다고 판단하였다.
따라서 응력이 많이 걸리는 부분에 삼각형 구조(트러스트 구조)로 보강제를 설치하여 재해석을 실시하였다.

Ⅷ. 결과
1. 결 과
- 프레임에 2차 보강재를 설치 후 변형량이 1mm 미만으로 나오는 것을 볼 수 있었다. 3차 보강재를 설치하여 0.5mm이하로 변형량을 줄이는 방법도 있었지만 그렇게 되면 프레임 중량이 무거워져 차량 출력 저하의 원인이 될 수 있을 뿐만 아니라 구조적 복잡성 때문에 페달이나 외형 디자인 및 암의 설치에 문제가 될 수 있을 거라 판단하여 더 이상의 보강재는 설치하지 않는 게 바람직하다고 판단하였다.

참고자료

· 없음