오늘 다뤄볼 주제는 "유닛(Unit)을 집중질량으로 치환"하여 푼 해석입니다. 차량 프레임의 처짐량(Deflection)은 구조 해석에서 중요한 요소로, 프레임이 외부 하중에 의하여 얼마나 변형되는지를 측정하는 것입니다. 이는 차량의 구조적 강도와 주행의 안정성에도 직접적으로 영향을 미치기 때문에 중요합니다.
차량의 부품 유닛 무게에 따른 차체 프레임 처짐 현상은 차량이 설계된 하중 한계를 초과할 때 발생할 수 있습니다. 여기에서 '유닛(Unit) 무게'란 차량을 구성하는 주요 부품들의 무게를 의미합니다. 유닛의 무게는 곧 차체 프레임에 가하는 하중이 됩니다. 따라서 만약 이 하중이 지나치게 크거나, 부적절하게 분배 된다면 차체 프레임의 처짐 현상이 발생하게 될 수 있습니다.
지지부 위치 선정에 따른 차체 프레임 처짐과 올바른 설계 방안은?
차량 프레임 처짐의 원인으로는 첫 번째, 차량의 차체 프레임은 특정 하중에 맞춰서 설계된다는 것입니다. 이때 특정 하중에는 여러가지가 원인이 될 수 있습니다. 그 중에서도 프레임이 지지하는 각종 상대 파트인 부품들, 즉 유닛의 중량(무게)이 가장 기본적인 원인이 됩니다. 유닛 무게가 이 한계를 넘어서거나, 예상한 것보다 훨씬 더 무거운 부품이 설치되는 경우에는 프레임에 지나친 압력이 가해지면서 처짐 현상이 발생할 수 있습니다.
두 번째 원인으로, 공정상 차체 프레임을 이동 또는 운반할 때 사용되는 고정장치(Holder)가 비대칭적으로 배치되는 경우에 과도한 하중이 집중되면서 그 부분의 프레임 처짐이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 공정상 프레임 이동 시 고정이 되는 지지부가 한쪽으로 치우쳐 설계되었거나, 배열 설계 패턴이나 개수, 지지부 방식 등에 따라 과도한 하중을 받는 경우가 이에 해당합니다.
세 번째로, 차량의 부품 유닛을 무겁거나 큰 것으로 교체 또는 업그레이드할 때, 원래 프레임이 추가적인 무게를 견딜 수 있도록 설계되지 않았을 경우에 처짐이 발생할 수 있습니다. 따라서 이러한 여러 상황에서 차체 프레임의 처짐 현상을 예방하기 위해 최적의 방법 및 설계안을 도출하는 것을 목적으로 실험이나 CAE 해석을 수행하게 됩니다.
해석 프로그램
- midas NFX
해석 종류
- 선형정적해석 (Linear static analysis)
해석 목적
- 복잡한 구조물에서 검토 하고자 하는 대상 (Motor shaft) 해석 모델만 분류하여 구조 안전성 검토
- 독립적인 해석 대상물의 하중 및 구속 조선 등의 힘과 위치를 대체하여 정의함 (결과 : 변위, 응력)
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