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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김성호 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수
조종두
발행연도
2022
저작권
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수41

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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최근 미세먼지 및 대기환경오염 등의 이슈에 따른 자동차 환경규제로 인하여 기존의 내연기관 자동차에서 전기자동차, 수소자동차 등 친환경자동차로 전환 및 보급이 가속화되고 있으며, 연비향상을 위한 고강도 경량소재를 차체에 적용하는 사례가 증가하고 있다. 하지만 다중소재 접합에 있어 소재 간 용융점 및 특성차이로 인한 기존의 저항 스폿용접의 접합품질 문제가 대두되었으며, 이에 따라 대표적인 기계적 접합기술인 SPR(Self-Piercing Rivet) 접합기술에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다. 특히 SPR 공정의 수많은 공정변수 및 복잡한 변형거동으로 인하여 유한요소해석을 통한 연구가 많이 수행되었다. 하지만 대부분 2 겹 소재조합 위주로 검토되었고, 특히 CFRP 복합재를 포함한 다중소재 접합해석의 경우 CFRP 적층방향별 이방성 및 모델링의 어려움으로 수치해석정밀도 확보에 어려움이 있다. 본 연구에서는 CFRP-Al 2 겹 조합, CFRP-Steel-Al 3 겹 조합에 대하여 SPR 접합을 다이형상 및 리벳길이에 따라 유한요소해석을 기반으로 검토하였다. SPR 접합 해석을 위해 접합대상 소재의 인장시험을 통해 소성물성을 평가하였으며, SPR 공정에서 소재의 관통을 모사하기 위해 접합소재의 파괴거동을 평가하여 파단모델을 구성하였다. 도출한 소재 물성 및 파단모델을 적용한 수치해석 모델을 이용하여 SPR 접합모사해석을 수행하였으며, 실험 간 체결단면 형상과 정량적 비교를 위한 체결단면 주요인자, 접합하중을 비교하여 구축한 수치해석 모델의 신뢰성을 검증하였다. 더불어 다이형상 및 리벳길이에 따른 SPR 접합거동을 비교 분석하였다.

목차

1. 서론 1
1.1 연구배경 1
1.2 관련 연구동향 4
1.3 연구목적 및 연구내용 7
2. SPR 접합대상 소재 물성 평가 8
2.1 SPR 접합대상 Steel/Al 판재 물성평가 8
2.1.1 Steel/Al 판재 인장시험 및 시험조건 8
2.1.2 Steel/Al 판재 인장시험 결과 10
2.2 SPR 접합대상 CFRP 복합재료 물성평가 13
2.2.1 CFRP 복합재료 인장시험 및 시험조건 13
2.2.2 CFRP 복합재료 인장시험 결과 14
2.3 SPR 접합 리벳 소성물성 평가방법 17
2.4 SPR 접합소재 관통 모사를 위한 파괴거동 모델 구성 18
2.4.1 DIC system를 통한 파단변형률 측정 18
2.4.2 연관 유동법칙을 이용한 변형률 경로에서 하중경로로의 변환 20
2.4.3 Drucker?Prager 항복모델 기반 파단모델 구성 23
3. SPR 접합실험 및 유한요소해석 26
3.1 SPR 접합실험 26
3.1.1 SPR 접합소재 및 접합실험 조건 26
3.1.2 SPR 체결단면 주요인자 측정방법 29
3.2 SPR 접합공정 유한요소해석 33
3.2.1 SPR 유한요소해석 모델링 및 해석조건 33
3.2.2 SPR 실험 및 해석 간 접합 품질인자 비교 및 분석 36
3.2.3 SPR 실험 및 해석 간 접합하중 비교 42
4. 고찰 45
5. 결론 및 요약 51
참고문헌 53
List of tables 57
List of figures 58

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