The purpose of this study is to provide the priority of the front-loading factors in the design stage of the automotive parts development process in order to efficiently and effectively respond to the demands of the car maker (customer). Front-loading is defined as a strategy in order to improve development performance by shifting the identification and solving of design problems to earlier phases of a product development process. Two approaches of the front-loading are project-to-project knowledge transfer and rapid problem solving. For the study, a survey was conducted on the R&D department in the automobile parts company and analyzed by AHP (Analytic Hierarchy Process) method. The result of the survey shows the cost savings is the highest weight in terms of front-loading effect and in terms of front-loading factors, it gives priorities as "the problems of past project" first, "Design Review" second, "CAE (Computer Aided Engineering)" third, "FMEA (Failure Mode and Effects Analysis)" fourth, "benchmarking" and SR (Sourcing of Requirements). The results of the study will be helpful to provide practical value for improving product design of component development.
알루미늄 합금과 같은 경량소재의 적용을 통한 무게 감소는 연료절감과 대기 오염 감소에 기여할 수 있다. 알루미늄 합금 재료는 피로수명에 대한 강도 측면에서 철강(steel) 소재에 비하여 취약한 단점을 가지고 있다. 부품들의 안전성을 희생시키지 않고 자동차 부품 경량화를 이루기 위해 많은 연구자들이 보다 가볍고 강한 서스펜션 링크들에 관한 연구를 진행해 왔다. 본 연구에서는 기존 STKM11A 철강소재로 설계된 토크 스트럿을 245 MPa의 인장강도 소재인 알루미늄 합금(A356) 소재로 대체하기 위한 경량화 설계 과정에 대하여 von-Mises 응력 변화를 분석하여 연구하였다. 최적화된 설계는 경량화 이전 강재로 설계된 링크보다 42% 이상 경량화 시킬 수 있었으며 이는 토크 스트럿 개발의 안전한 경량화 설계조건 및 경량화 설계에 대한 가이드에 참고가 될 수 있을 것이다.
In order to examine the deformation characteristics of Al circular pipe underthe biaxial compression, the horizontal biaxial compression die for the experiment was manufactured. From this, in the various compressive strain rate (1 mm/min. ${\sim}$ 400 mm/min.)conditions, the circular pipes, which were made by Al materials, were investigated based on the properties change of cross section area, punch load and deformation behavior. The tensile and compressive strains were evaluated from micro Vickers hardness tester. From these results, the punch load and deformation characteristic of Al circular pipes were highly changed in the compressive strain rate about 200 mm/min. The Al circular pipes had the tendency that the punch load decreased with increasing the compressive strain rate. In addition, following as the change of the shape and position of neutral axis due to the deformation proceeding of the circular pipe, the special point of the internal circular pipe at maximum load showed the maximum deformation strain and the maximum measured hardness value. The CAE (computer aided engineering) simulation using Deform-2D program was performed on the circular pipe in order to know and verify the exact compressive deformation behavior. From these results, the experimentally measured results were reasonably in good agreement with the simulation results.
Since Chrysler Motor Co. had experienced the digital development system in the beginning of 1990's, most of leading automobile companies are trying to apply a digital information system for their own business process reengineering based upon concurrent engineering system from product planning phase. This is called as virtual DMU(Digital Mock-Up) system instead of the traditional PMU(Physical Mock-Up) system. By using the virtual prototype, all of the design requirements and system specifications can be checked, changed and optimized more quickly and more efficiently. This paper consists of five chapters for the DMU information system. In the 1$^{st}$ chapter, the principle of digital design system is suggested by using four basic modules such as product design module, process design module, manufacturing system design module and central control module. The basic scheme of DMU is introduced with the benefits of application in the chapter 2. In the chapter 3, a digital design process of new car development is explained with the detailed DMU design and design review processes. In the chapter 4, the practical DMU manufacturing techniques and applications are introduced as CAD/CAM analyses, DPA(Digital Pre-Assembly)reviews for development, production, operation and maintenance phases, digital tolerance analyses and digital factory analyses for assembling line simulation, automated robot welding processes, production jig & fixtures and painting process simulation. Finally, the activities of digital design support; CAS-styling, CAE-engineering and CAT-testing are summarized for design optimization in the chapter 5. As today's automobile manufactures and related business organizations are struggling to compete in the global marketplace, they are concentrating on efficient use of DMU information system to reduce the new car development cost, to have shorten the delivery schedule and to improve product design quality. To meet the demand of those automobile industries on digital information systems, the CALS(Computer aided Acquisition and Logistics Support) and EC(Electronic Commerce)initiative has been focused as a dominant philosophy in defense & commercial industries, specially automobile industries.s.
Car seat is one the most important element to make comfortable drivability. It can absorb the impact or vibration during driving state. In addition to those factors, it is needed to have enough strength for passenger safety. From energy efficiency and environmental point of view lighter passenger car seat frame becomes hot issue in the auto industry. In this paper, weight optimization methodology is investigated for commercial car seat frame using CAE. Optimized designs for seat frame are developed using commercially available finite element code(ANSYS) and design of experiment method. At first, car seat frame is modelled using 3-D computer aided design tool(CATIA) and simplified for finite element modelling. Finite element analysis is carried out for the case of FMVSS 202 Head Restraint test to check the strength of the original seat frame. Two base brackets are selected as optimized elements that are the heaviest parts in the seat frame. After finite element analysis for the brackets with similar load condition to the previous test optimization technique is applied for 10% to 50% weight reduction. Design of experiment is utilized to obtain optimization design for the bracket based on the modified 50% weight reduction model in which outer shape of the bracket is conserved. Weight optimization models result in the decrease of the strength in spite of weight reduction. The more design points should be considered to get better optimized model. The more advanced optimization technique may be utilized for more parts of the seat frame to increase whole seat frame characteristics in the future.
자동차의 저소음 보기류 구동 시스템을 개발하는 체계적인 방법론이 전산해석과 리그 실험을 통해 제시되었다. 벨트 구동 소음 예측의 두 가지 난제는 1) 벨트와 풀리 접촉면에서의 스틱-슬립 비선형성과 2) 벨트 구동 시스템과 파워트레인 회전진동계와의 연성이다. 본 연구에서는 최근 개발된 해석 방법을 이용하여 벨트 구동시스템과 엔진 회전진동계를 통합한 해석 모델을 구축하였고, 다양한 파워트레인 운전 조건에서 정합성을 확보하였다. 통합 모델을 이용하여 스틱-슬립 소음이 발생하는 벨트 시스템을 개선할 수 있음을 확인하였다. 또한 새로운 방법론을 통해 신엔진 개념설계에서 NVH (Noise, Vibration and Harshness), 기능, 연비 등을 고려한 개념 설계안을 제시하였다.
본 연구에서는 분말혼합체의 특성인 항복응력을 포함한 Generalized Newtonian Fluid의 구성 방정식을 도입하고 미끄럼현상을 고려한 신소재의 사출성형 충전과정 해석용 CAE(computer aided engineering)시스템을 개발하였다. 수치모사를 위한 수치해석방법으로는, 유한요소법(finite element method)과 유한차분법(finite difference method)을 함께 사용하였다. 유한요소법과 검사체적법(control volume technique) 을 병용하여 유동의 진행을 수치모사 하였으며, 유한차분법을 사용하여 온도분포를 계산하였다.
자동차부품 세척장비는 엔진과 변속기 블록 등의 가공과정에서 잔류하는 기름때를 제거하며, 잦은 수류방향 전환과 고압수의 분사를 위해 한 쌍의 2 방향 밸브를 사용한다. 그러나 정교한 밸브제어장치 없이 2 방향 밸브를 사용하는 경우 급격한 수류방향 전환에 따른 맥동현상이 발생하여 사용에 어려움이 따른다. 대안으로 하나의 3 방향 절환밸브를 사용하는 방법은 정교한 제어장치 없이도 정확한 수류방향 절환이 원활히 이루어져 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 그러나 복잡한 유로 및 바텀플러그 형상으로 인해 유속변화가 심하게 발생하여 공동현상이 나타날 수 있다. 본 연구에서는 3 방향 절환밸브 내의 유동특성을 해석적으로 평가하였으며, 바텀플러그 하부에서 나타나는 공동현상을 공동화지표와 POC(Percent of cavitation)를 도입하여 정량화하였다. 공동현상의 저감을 위해 바텀플러그 형상을 매개변수화하고, 해석의 수렴성 개선과 해석시간을 단축시킬 수 있는 단순 유한요소모델을 이용하여 유동해석을 통한 형상최적설계를 실시하였다. 완전요인배치법을 통한 실험계획법과 인공신경망 기반 반응표면모델을 적용하여 공동현상이 발생하지 않는 POC 가 30% 미만인 바텀플러그의 형상을 제시하였다. 얻어진 최적해는 POC 27%에 대하여 바텀플러그의 허리길이와 꼬리길이가 각각 6.42mm 및 6.96mm 이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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