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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김흥규
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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지구 온난화로 인해 우리나라 자동차 산업에 대한 각종 환경 규제와 연비 규제가 우리나라뿐만 아니라 미국 유럽 등 전 세계적으로 강화되어가고 있다. 이러한 각종 규제에 대응하기 위하여 경량화 소재에 대한 관심 및 연구가 지속 되고 있다. 전기 차 또한 에너지 효율성 극대화를 기반 한 배터리 무게로 기존 내연기관에 비하여 중량이 증가하여 차량 경량화 문제가 중요하게 다뤄지고 있다. 여러 경량화 소재 중 CFRP (탄소섬유강화플라스틱)를 포함한 플라스틱 소재의 사용이 증가해 왔고, 앞으로도 확대될 추세이다. CFRP 소재는 높은 원자재 가격과 생산비용으로 인해 자동차 산업에 있어서 적용되기 어려운 점이 있다. 그 중 PCM(Prepreg Compression Molding) 공법은 기존 프레스 성형 인프라를 사용 할 수 있기 때문에 상대적으로 낮은 생산 비용이 든다는 장점 이있다. PCM공법에 사용하는 CFRP prepreg의 기계적 물성은 연속 섬유 기반이기 때문에 섬유 방향에 따른 적층구조에 크게 의존 한다. 본 연구는 PCM 제조 공정 기반으로 CFRP UD를 사용함에 있어서 첫 번째로 roof 중앙부에 가해지는 하중에 대한 우수한 굽힘 성능을 가지도록 제품 형상에 맞는 적층 패턴을 최적화 해석을 통해 선정하였다. 둘째로 성형 시 발생하는 섬유의 비틀림과 stress로 인한 제품 변형을 성형 해석으로 예측하고 비교 분석 하였다. 세 번째로 이러한 특성들을 충돌 해석 모델링에 적용하여 제품에 어떠한 기계적 물성 변화를 가져오는지 성형 특성의 변화 정도를 단계별로 지정하여 각 지점에 해당하는 곳에 충돌 해석을 진행하였다. 마지막으로 full_car 단위에 적용하여 IIHS 천정붕괴시험을 모델링하여 결과를 확인 하였다. 그 결과 섬유의 비틀림을 mapping함으로써 제품의 부위에 따라 기계적 물성이 얼마나 변하는지 확인 하였으며 rigid ball 충돌 시 최대로 발생하는 stress가 부위에 따라 작게는 0%에서 크게는 42%까지의 차이를 확인했다. 최대 반력 또한 0%에서 18%까지의 변화를 확인 하였다. stress mapping시에는 최대 반력이 ?5%에서 39%까지의 변화를 확인 할 수 있었으며 두 특성 모두 mapping 하였을 때는 오히려 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구를 진행함으로써 CFRP 제품의 성형 특성이 제품의 기계적 물성 변화를 가져온다는 사실을 확인하였으며 앞으로 제품 구조 해석과 충돌 해석 과정에서 고려해야 할 인자로 제시 할 수 있었으며 향후 해석을 통한 정확한 CFRP 제품 예측에 활용될 것으로 기대된다.
목차
목 차목 차 ⅰList of Figures ⅱList of Tables ⅳ국문요약 ⅴ1. 서 론 11.1 연구 배경 및 목적 11.2 연구 내용 22. 적층 패턴에 따른 CFRP 물성 32.1 구조 최적화를 통한 적층 패턴 선정 33. 성형 특성 연계 충돌 특성 분석 83.1 성형 해석을 통한 성형 결과 확인 83.1.1 섬유 방향의 비틀림 mapping 83.1.2 잔류 응력 mapping 133.2 Mapping 전/후 충돌 특성 결과 203.2.1 Roof 모델 부분별 충돌 특성 분석 223.2.2 IIHS 기준 천정붕괴시험 SWR value 측정 및 분석 364. 결론 39Reference 41Abstract 42
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