안녕하세요.
항상 대회 운영을 위해 힘써주셔서 감사합니다!
제 65조 축전지 박스의 기계적 구성 - 7항 - 2번 ’축전지 부착 - 하중 기반’관련하여 질문이 있어 글을 남깁니다.
규정 제 65조 7항 2번 b항에 따르면,
각 부착 지점은 마운트, 백 플레이트 및 백 플레이트 인서트를 포함하여, 모든 방향에서 20kN을 견딜 수 있어야 하고 이를 시험 하중으로 한다
라고 명시되어 있습니다.
저희는 현재 축전지 박스를 차량에 10개의 고정점으로 부착하는 구조이며 이에 대해 다음과 같은 두 가지 사항을 문의드립니다
- 시험 하중 적용 방식
위 규정의 “모든 방향에서 20kN"이라는 문구는 각 고정점마다 개별적으로 20kN 하중을 적용해야 한다는 의미인지,
혹은 총 시스템 기준으로 20kN을 분배하여 각 고정점당 2kN씩 견딜 수 있으면 되는지 명확히 알고 싶습니다.
- 해석 결과의 안전율 및 ESF관련
구조 해석을 진행한 결과, 위 사진과 같이 마운트 고정부 자체는 충분한 안전율을 확보하고 있으나, 응력 집중 부위가 용접이 필요한 접합부에서 발생하여 최소 안전율이 1미만으로 나타나는 부분이 있습니다.
이러한 경우, ESF 추가 사항란에 ”해당 부위는 용접 보강 처리되었습니다“라고 명시하는 경우 기계적 안전 요건을 충족하는 것으로 PASS 처리가 가능한지, 아니라면 ESF에 기입되는 모든 해석 결과는 무조건적으로 안전율과 응력이 확보된 값을 기입해야하는 것인지 알고 싶습니다.
긴 글 읽어주셔서 감사합니다!
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“각 부착 지점은 ~~~~ 20kN을 견딜 수 있어야” 입니다. 각 부착 지점이 모든 방향에서 20kN을 견뎌야 하니까, 각 부착지점이 x로 20kN버티고 y로 20kN버티고 z로 20kN 버틸수 있어야합니다. 이때 x y z에 20kN을 한번에 주는게 아니라 x로 20kN 주고 버티는지 , y로 20kN을 주고 버티는지, z로 20kN을 주고 버티는지 증빙하면 됩니다.
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용접이 제대로 모델링된 모델로 해석 결과를 제출하시거나(아주 비추천합니다), 용접 보강 없이도 안전율이 충분함을 보이셔야합니다. 보통은 애초에 용접을 모델링하지 않고 일반적으로 해석하시는 방법의 결과가 실제 세상에서 용접으로 구조물을 붙여 만든것 보다 견고한 편입니다. 해석모델은 용접이 아니라 하나의 모재를 통으로 깎아서 만든 구조물처럼 해석되기 때문입니다.
어떻게 모델링하셨는지 모르겠으나 실제 모재와 모재가 맞닿는 면에 대해서 다음과 같은 방법을 사용하셨다면, 해석은 해당 구조물을 하나의 모재를 깎아서 만든것과 동일하게 해석합니다.
- 애초에 파트가 하나인 경우
- 여러개의 파트로 나눠져있으나 실제 모재와 모재가 맞닿는 면이 Bonded 혹은Noseperation 접촉인 경우
- 여러개의 파트로 나눠져있으나 실제 모재와 모재가 맞닿는 면이 rigid body element 혹은 kinematic coupling으로 연결된 경우
그렇기 때문에 해석결과에서 조차 안전율이 충분하지 않은데, 실제 생산된 제품이 별도의 구조물 없이 오로지 용접(비드 포함)으로 보강되었다고 하기 어렵습니다. 애초에 용접 비드까지 붙어있어야 그나마 용접비드가 모델링되지 않은 유한요소 해석 결과와 조금이나마 유사하겠다 싶기도 한데, 이건 개인적인 의견입니다.
(이것과 여러가지 이유가 합해져서, 해석 모델상 안전계수가 1.0xx 인 결과들을 보면 설계와 해석상으로는 타당해 보이지만, 실제로 그러한 하중이 발생하면 해석결과와는 달리 구조물이 못버티겠구나 하는 생각도 듭니다.)
아무튼 용접을 해석 모델에 제대로 구현하려면 용접 비드, 모재와 모재가 맞닿는 부분의 영역의 유한요소는 실제 모재와 다른 물성을 적용해서 모델링해야합니다. 그 영역의 넓이가 용입량의 영향을 받기 때문에 그마저도 정확하지 않습니다. 따라서 용접부를 정말 제대로 모델링하려면 실험을 통해서 코릴레이션 과정을 거쳐야합니다. 이런게 어렵기 때문에 그냥 용접을 고려하지 않고도, 하나의 모재처럼 모델링 해서 해석을 하더라도 안전율이 충분해야합니다.
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질문을 올리고 나면 주기적으로 확인하는 것이 질문자의 의무이고, 이 정도 정성을 들인 답변이 달렸다면 피드백을 남기는 것이 예의입니다.
글 작성 시 표시되는 메시지에도 적어두었지만 여기는 자동차공학회 QnA 게시판이 아니라 토론을 위한 포럼입니다.
장문의 글 하나와 답변 하나만 덩그러니 남아있는게 별로 바람직해 보이지 않네요.
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명확하고 상세한 답변 감사드립니다.
개인적인 일 때문에 근래 확인을 못했습니다. 죄송합니다.
말씀해주신 기준을 바탕으로 구조 해석을 다시 검토하고,충분한 안전율을 확보할 수 있도록 설계를 보완하겠습니다.
감사합니다.
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다시 한번 답변을 늦게 확인한 점 죄송합니다.
선배님께서 말씀해주신 내용을 제가 제대로 이해했는지 확인 차 답글 남깁니다.
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개별 구멍마다 모두 20kN의 힘을 가해야 하는 것인지
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아니라면 아래와 같은 방식으로 해석을 진행해야 하는지 알고싶습니다.
항상 감사합니다.
1번입니다.
GPT를 다 믿으면 안되는거긴 하지만, 적어도 이 답변은 맞는 이야기를 하고 있습니다.
