• 한국자동차공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.175-180
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• 2008

Due to the global environment problems and the consumer's need for higher vehicle performance, it becomes very important for the global car makers to reduce vehicle weight. To reduce vehicle weight, many car makers have tried to use lightweight materials, for example, aluminum, magnesium, and plastics, for the vehicle structures and components. Especially, the ASF(aluminum space frame) is known for the excellent concept of the vehicle to satisfy structural rigidity, safety performance and weight reduction. In this research, the design of experiments and the multi-disciplinary optimization technique were utilized to meet the weight and structural rigidity target of the ASF. For the structural performance of the ASF, the locations and the size of aluminum extruded frames, aluminum cast nodes, and the aluminum sheets were optimized. As a result, the optimization design procedure has been set up to meet both structural and weight target of the ASF, and the assembled ASF showed good structural performance and weight reduction.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.47-47
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• 2010

지구온난화의 심화로 사회적으로 환경의 중요성에 대한 인식이 확산되면서 $CO_2$ 배기가스 및 연비와 직결되어 있는 자동차 중량 절감의 중요성이 강조됨에 따라 차체 경량화 기술은 환경 친화적인 자동차 개발의 핵심기술로 연구되고 있다. 그러나 충돌보호 장치 및 편의장치의 증가로 차체 중량은 지속적으로 증가하고 있어 차체 중량을 혁신적으로 절감할 수 있는 초경량 차체기술이 요구된다. 차체 경량화 방법으로 기존 강재를 알루미늄재로 대체하는 방안이 연구되고 있으며, 일부 해외 고급 차종에서 알루미늄재를 이용한 스페이스 프레임 및 부품 개발을 검토 적용 중이다. 그러나 알루미늄 단일재 사용은 안전성등에서 요구 성능을 만족시키기 어렵기 때문에 강재와 알루미늄재의 적절한 사용이 필요하다. 이를 위하여 강재와 알루미늄간 이종접합부가 발생하며 이를 위한 적정 공정 개발이 필요하다. 전자기 펄스 용접(MPW)은 고상접합의 한 종류로서 고전류를 순간적으로 방전하여 발생된 고에너지를 통하여 접합이 이루어진다. 이러한 고에너지는 외부재의 전 자기적 성질에 의하여 에너지량이 결정되므로 외부재의 전도도(conductivity)는 매우 중요하며 이러한 이유로 Aluminum 1xxx계 중심의 전자기 펄스 용접 공정이 연구되었다. 그러나 자동차 스페이스 프레임 및 드라이브 샤프트등과 같은 부품에 알루미늄재를 적용하기 위해서는 일정 강도를 확보할 수 있는 6xxx계의 관련 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 고품질의 접합부 확보를 위한 1xxx계와 6xxx의 최적의 공정변수(충전전압, 외부재와 내부재 사이의 간격, 외부재 두께)를 도출하였다. 이를 위하여 전자기 펄스 용접 장치는 한국생산기술연구원과 웰메이트(주)에서 공동으로 개발한 $120{\mu}F$의 캐패시터 6개로 구성된 'W-MPW36'을 사용하였으며 접합 후 누수시험을 통하여 접합부의 품질을 검토하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.1-7
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• 2006

This paper presents an ASF (Aluminum Space Frame) BIW optimal design, which minimizes the weight and satisfies multi-disciplinary constraints such as the static stiffness, vibration characteristics, low-speed crash, high-speed crash and occupant protection. As only one cycle CPU time for all the analyses is 12 hours, the ASF design having 11-design variable is a large scaled problem. In this study, ISCD-II and conservative least square fitting method is used for efficient RSM modeling. Then, ALM method is used to solve the approximate optimization problem. The approximate optimum is sequentially added to remodel the RSM. The proposed optimization method used only 20 analyses to solve the 11-design variable design problem. Also, the optimal design can reduce the] $15\%$ of total weight while satisfying all of the multi-disciplinary design constraints.

• 기계와재료
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• 제23권3호
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• pp.138-146
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• 2011

자동차 차체 경량화를 위해 알루미늄 스페이스 프레임 구조가 개발되고 있으나, 관재결합이 필요하기 때문에 기존의 저항 점용접이 적용되기 어렵다. 또한, 멤버와 멤버의 연결부에서는 철강재난 고강도 재료의 사용이 요구되므로 이종재료 접합기술이 필요하다. 알루미늄 및 이종재료 접합방법으로는 볼트체결, 클린칭, SPR 접합, 접착재 등이 있으나, SPR 접합은 기계적인 결합방법의 하나로, 일반 리벳공정과는 달리 별도의 홀이 필요없기 때문에 자동화에 용이하며 작업시간도 빠르다. 리벳의 압입 방식으로 판재의 열변형이 거의 없고 친환경적인 공법으로 사용되고 있으며, 소음이 적고, 용접이 불가능한 이종재료의 결합도 가능하다. 무엇보다 자동차 양산용 장비 적용이 용이하기 때문에 기존의 저항 점용접을 대체하기 편리하다. 따라서, 본 글에서는 알루미늄 차체 부품 접합을 위한 SPR 접합공법에 대한 국내외 기술개발 동향을 분석하고, 한국기계연구원에서의 최근 기술개발 내용을 소개하고자 한다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.155-160
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• 2003

For the weight reduction of vehicle body up to 20∼30% compared to the conventional monocoque steel body·.in-white, most automotive manufacturers have attempted to develop the aluminum intensive body-in-white using an aluminum space frame. In this paper, the crush tests and simulations for the aluminum extrusions filled with the structural from are performed to evaluate the collapse characteristics of that light weighted material. From these studies. the effectiveness of structural for is evaluated in improving automotive crashworthiness. In order to improve the improve energy absorption capability of the aluminum space frame body, safety design modifications are performed and analyzed based on the suggested collapse initiator concepts and on the application of the aluminum extrusions filled with structural foam. The effectiveness of these design concepts on the frontal and side impact characteristics of the aluminum intensive vehicle structure is investigated and summarized.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집A
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• pp.363-369
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• 2000

Due to environmental problem for reduction in fuel consumption, vehicle emission and etc., many automotive makers are trying to reduce the weight of the vehicle. The most effective way to reduce the weight of vehicle is to use lighter materials, aluminum, plastics. Aluminum Space Frame has many advantages in weight reduction, body stiffness, ease of model change and so on. So, most of automotive manufacturers are attempting to develope Aluminum Space Frame body. For these reasons, we have developed Aluminum Intensive Vehicle based on steel monocoque body with Hyundai Motor Company. We achieved about 30% weight reduction, the stiffness of our model was higher than that of conventional steel monocoque body. In this paper, with optimization using FEM analysis, we could get more weight reduction and body stiffness increase. In the long run, we analyzed by means of simulation using PAM-CRASH to evaluate crush and crash characteristic of Aluminum Intensive Vehicle in comparison to steel monocoque automotive.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.68-78
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• 2003

Recently, low speed vehicle (LSV) is beginning to appear for various usages. The body of the LSV is usually made of the aluminum space frame (ASF) type rather than the monocoque or unitary construction type. A pa.1 of the reason is that it is easier to reduce mass efficiently while the required stiffness and strength are maintained. A design flow for LSV is proposed. Design specifications for structural performances of LSV do not exist yet. Therefore, they are defined through a comparative study with general passenger automobiles. An optimization problem is formulated by the defined specifications. At first, one pillar which has an important role in structural performances is selected and the reinforcements of the pillar are determined from topology optimization to maximize the stiffness. At second, the thicknesses of cross sections are determined to minimize the mass of the body while design specifications are satisfied. The optimum solution is compared with an existing design. The optimization process has been performed using a commercial optimization software system, GENESIS 7.0.