• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
• /
• 1994.10a
• /
• pp.99-104
• /
• 1994

초기설계뿐만 아니라 차량개발단계에서 일어날 수 있는 차체구조의 설계변경을 검토할 수 있고 최적화 할 수 있는 차체의 필라구조설계기술의 확립은 저진동 차체설계시 필수적이다. 특히 차량개발기간동안에 언제나 나타날 수 있는 진동문제를 빠른 시간 내에 해결하기 위해서는 차체 구조물의 어떤 부위의 어떤 설계변수를 적절히 변경하여야 하는지를 결정할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 저진동 차체의 초기 설계에 적용해 볼 수 있는 효과적인 방법으로서 변형 에너지법, 설계민감도해석법, 최적화설계법 등에 대하여 소개하고 각 방법들의 사용시 유의할 점을 밝혀 보았다. 이런 방법들은 새로운 소프트웨어의 도입이 없어도 현재 국내 자동차회사에서 차체의 응력해석 및 진동해석에 많이 사용하고 있는 유한요소해석 프로그램을 그대로 이용하여 설계에 적용할 수 있으므로 매우 유용하다.

• Journal of KSNVE
• /
• v.3 no.1
• /
• pp.22-27
• /
• 1993

이제까지 저진동 차체 설계에 관한 해석 및 설계기술에 대한 동향을 간략히 살펴보았다. 앞에서도 밝혔듯이 최근들어 차동차의 차체를 최적화 설계기법을 이용 하여 수많은 경우의 수에 대한 설계개선을 시도하는 것이 현실적으로 가능해졌다. 이와같은 최적화기법을 사용하여 설계과정이 전산화된다면 시험을 통해서만 가능하던 일련의 설계과정을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 해결함으로써 설계에 소요되는 시간 을 파격적으로 단축시키고 아울러 더 좋은 설계를 만들어 낼 기회를 그만큼 더 증대 시킬 것이다. 요즈음 선진국의 자동차업계에서는 초기 차체 설계과정의 속도가 더 빨라지고 설계에 소요되는 시간은 줄어드는 경향이 있다. 그러나 자동차 설계가 점점 더 복잡하여져서 엔지니어가 설계를 최적화하기 위헤서는 어떤 단계가 필요한지를 알기가 점점 더 어려워지고 있다. 이제는 설계를 평가하는데 걸리는 시간보다는 설계 과정을 통제 및 관리하여 그 설계를 어떻게 잘 개선할 수 있는가 하는 것이 엔지니어 의 능력을 평가하는 데 더 중요한 기준이 될 것이다. 여기에서는 언급되지 않았지만 최근 들어와서 플라스틱, 알루미늄, 복합재 등 여러가지의 신소재들을 차체의 재료 로 사용하기 위한 연구가 활발히 검토되고 있거나 이미 실용화 단계에 와 있는 것도 있다. 이러한 신소재를 사용하여 저진동 차체를 설계하기 위해서는 새로운 제작 및 가공기술의 개발이 선행되어야 함은 물론이고 앞에서 서술한 해석 및 설계기술이 뒷받침 되어야 한다는 것은 두 말할 나위가 없겠다.

• Proceedings of the KSR Conference
• /
• 2002.05a
• /
• pp.378-385
• /
• 2002

오늘날 차량의 경량화를 위해서 알루미늄 차체를 사용하는 것은 필수적인 결정처럼 되어버렸다. 차체에 사용되는 알루미늄 압출재의 형상은 아주 다양하게 제작이 가능하다. 그러나, 다양한 형상이 가능한 만큼 설계 엔지니어에게는 결정하기 어려운 문제가 되어버린다. 이제 알루미늄 차체의 사용이 보편화되어가는 시점에 차체의 개념설계 단계에서 압출재형상의 토폴로지를 결정하는 조직적인 방법이 제시될 시기가 되었다. 본 논문에서는 토폴로지 최적화란 기법을 이용하여 알루미늄 차체의 형상을 결정하는 조직적인 방법에 대한 가능성을 검토하고자 한다. 간단한 예제에서 주어진 하중조건하에서의 압출재의 토폴로지 최적화를 시도하여 몇 가지 결론을 이끌어 내었다.

• Journal of KSNVE
• /
• v.5 no.3
• /
• pp.395-402
• /
• 1995

In general low frequency vibration characteristics like an idleshake is mainly influeced by pillar section properties and joints. So the design technique development of vehicle pillar structures is required to initial design and vehicle development stage. In this paper to develop pillar structure design technique considering low frequency vibration characteristics, strain energy method, design sensitivity analysis method, and design optimization method using commercial finite element analysis program and optimization program are presented.

• Proceedings of the KSR Conference
• /
• 2002.05a
• /
• pp.370-377
• /
• 2002

오늘날 차량의 경량화를 위해서 알루미늄 차체를 사용하는 것은 필수적인 결정처럼 되어버렸다. 차체에 사용되는 알루미늄 압출재의 형상은 아주 다양하게 제작이 가능하다. 그러나, 다양한 형상이 가능한 만큼 설계 엔지니어에게는 결정하기 어려운 문제가 되어버린다. 주어진 하중조건하에서 최적의 형상을 설계하는 방법을 찾는 것은 이제 알루미늄 차체의 사용이 보편화되어가는 시점에 매우 중요한 일이 된 것이다. 본 논문에서는 형상최적설계란 도구를 사용하여 압출재 형상을 설계하는 방법에 대한 가능성을 살펴보고자 한다. 몇 개의 간단한 예제를 통하여 가능성을 점검하였고, 분석을 통하여 몇가지 결론에 도달하였다.

• Journal of the Korean Society for Railway
• /
• v.7 no.2
• /
• pp.39-47
• /
• 2004

연강(mile steel)은 철도차량 차체의 주요 재질로 오랫동안 사용되어 왔으며, 다양한 강도 특성과 저렴한 가격, 용이한 작업성등의 이유로 현재까지도 널리 적용되고 있다. 그러나 연강은 부식에 취약하므로 도장작업이 필수적이고, 부식에 대한 여유로 인해 판두께의 감소가 제한적이므로 경량화가 곤란하고, 정기적인 유지보수가 필요한 단점이 있다. 반면에 스테인레스강(stainless steel)판재는 내부식성이 강하므로 무도장이 가능하고, 차체의 내구 수명이 증가하며, 유지보수가 편리하다는 장점이 있다. 또한 내부식성과 고강도 특성으로 차체 판재의 두께 감소가 가능하므로 경량화에 유리하고, 차체 표면의 다양한 표면처리가 가능하므로 외관의 미려함을 높일 수 있다. 스테인레스강는 연강에 비해 상대적으로 고가의 재질이지만 유지보수 측면과 경량화에 따른 운행비용 측면에서 볼 때 철도차량 차체의 재질로서 유용성을 가지고 있어 활발히 적용되고 있다. 국내에서는 1990년대초 과천선 전동차를 시작으로 스테인레스강 철도차량이 본격적으로 개발되어 상용화되었고, 새마을호를 비롯한객차에도 스테인레스강 차체를 적용하고 있다. 국내의 스테인레스강 철도차량 제작 기술은 이제 상당한 수준에 올라와 있으며 차량의 해외 수출은 물론 기술 이전도 활발히 진행되고 있다. 본 강좌에서는 스테인레스강 철도차량 차체의 특성과 함께 설계 방법을 정리하여 봄으로써, 향후 스테인레스강 철도차량 차체의 개선 및 발전을 위한 기초로 삼고자 한다.(중략)

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
• /
• v.3 no.1
• /
• pp.32-37
• /
• 1981

모든 차형을 간단한 이상형으로 가정하여 그들을 수치적인 값으로 비교할 수 있다면 승용차 차 체의 설계상 매우 큰 도움이 될 것이다. 실제로 새로운 모델의 차가 개발되었을 때에는 다음과 같은 이유 때문에 그 prototype body에 대한 정적 시험이 실시되고 있다. 1) 조기에 설계의 문제점이나 차체의 주결함을 발견할 수 있어 시간과 경비를 절약할 수 있다. 2) 계속적인 정적 시험을 통하여 구조적으로 만족할 만한 road car를 만들 수 있다. 3) 과설계를 방지하여 차체의 경량화에 기여하고, 최적설계의 개발을 위한 길을 제시해 준다. 차체에 대한 정적 시험은 위와 같은 이유 때문에 발전되어 왔으며, 정적 시험의 효과를 ㅊ대로 하기 위하여 그것은 순수한 공학적 원리에 기초를 두어 실제의 사용조건과 충분히 일치되는 시 험으로서 고안되었다. 차체구조는 그 사명의 다양성뿐만 아니라 제작, 개수에 상당한 노력과 시 간이 필요하기 때문에 조기에 문제점을 발견하여 결함을 제지하지 않으면 안된다. 구조체로서의 많은 필요조건 중에서 특히 중요시되는 것은 강도, 강성 및 내구성이다. 그 때문에 차체의 강도, 강성시험은 이론적인 해석(탄성학, 구조역학, 강도학 등)에 앞서 여러가지 방법이 개발되어 왔 으며, 여기에서는 그 중 가장 대표적인 방법인 비틀림시험(torsion test)과 굽힘시험(bending test) 에 관하여 Pony 4-door Sedan 차체의 시험 결과를 토대로 하여 기술하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.37 no.9
• /
• pp.1099-1107
• /
• 2013

This study proposes a weight reduction design for urban transit, specifically, a Korean EMU carbody made of aluminum extrusion profiles, according to size optimization and useful material changes. First, the thickness of the under-frame, side-panels, and end-panels were optimized by the size optimization process, and then, the weight of the Korean EMU carbody could be reduced to approximately 14.8%. Second, the under-frame of the optimized carbody was substituted with a frame-type structure made of SMA 570, and then, the weight of the hybrid-type carbody was 3.8% lighter than that of the initial K-EMU. Finally, the under-frame and the roof-panel were substituted with a composite material sandwich to obtain an ultralight hybrid-type carbody. The weight of the ultralight hybrid-type carbody was 30% lighter than that of the initial K-EMU. All the resulting carbody models satisfied the design regulations of the domestic Performance Test Standard for Electrical Multiple Unit.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
• /
• 1994.06a
• /
• pp.37-46
• /
• 1994

최근 자동차 산업을 둘러싼 사회적, 환경적 요인은 차체 경량화를 강력희 요구하고 있다. 이를 위해서는 차체에 알루미늄 판재를 사용하는 것이 가장 효과적인 방법으로 제시되고 있다. 그러나 차체 설계 조건 및 제조기술은 오랫도안 강판을 사용하는데 적합 하도록 개발되어 왔다. 따라서 현재 사용되고 있는 강판의 대체 재로서 알루미늄 합금 판재를 사용하기 위해서는 강판과 동일한 강도를 가지면서 성형성이 요구되고 현재의 자동차 제조공정 즉 프레스 성형, 조립방법, 표면처리 기술 등에 적합한 특수 목적의 알루미늄 합금 판재의 개발이 요청되고 있다. 오늘날 알루미늄 판재 개발에 있어 적절한 합금 조성의 선택, 제조공정 뿐만 아니라 표면조성 및 형태의 조절 등에 의해 이러한 문제의 해결이 가능해지고 있고 알루미늄 압연 업체의 특수한 설계와 제조개념의 새로운 알루미늄 합금 개발을 위한 적극적인 노력이 집중되고 있어 머지않아 자동차 산업에 알루미늄 합금의 사용이 크게 늘어날 것으로 생각된다. 따라서 본 고에서는 자동차 차체용 알루미늄 합금의 개발 동향 및 차체적용을 위한 특성 및 응용기술에 대해 고찰한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.36 no.11
• /
• pp.1335-1343
• /
• 2012

In this study, the lightweight modular design of hybrid railway carbody structures made of sandwich composites and aluminum extrusions was investigated by using topology and size optimization techniques. The topology optimum design was used to select the best material for parts of the carbody structure at the initial design stage, and then, the size optimum design was used to find the optimal design parameters of hybrid carbody structures using first-order and sub-problem methods. Through the topology optimization analysis, it was found that aluminum extrusions were suitable for primary members such as the underframe and lower side panel module to improve the stiffness and manufacturability of the carbody structures, and sandwich composites were appropriate for secondary members such as the roof and middle side panel module to minimize its weight. Furthermore, the results obtained by size optimization analysis showed that the weight of hybrid carbody structures composed of aluminum extrusions and sandwich composites could be reduced by a maximum of approximately 17.7% in comparison with carbody structures made of only sandwich composites.