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FE Simulation 을 이용한 BIS 백 프레임 모듈의 경량화 방안
김봉구(B. G. Kim),신동석(D. S. Shin),오희택(H. T. Oh),전의식(E. S. Jeon) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
자동차 산업에서의 고강도-경량화 기술 연구에서 안전 규정의 강화, 환경 규제의 강화, 편의 기술의 발전에 필수적으로 필요하다. 자동차 시트는 고강도-경량화 조건을 만족시켜야 하는 대표적인 내장 부품이며 미래형 자율주행차, 전기차, 수소차 등의 다양한 조건을 만족시키기 위하여 고강도-경량 소재만을 활용하거나, BIS (Belt in Seat) 프레임과 같이 구조를 변경하는 연구 사례가 수행되어 왔다. 하지만 고강도-경량 소재는 가공이 어려운 문제가 있고, BIS와 같은 구조에 적용 시 각 부품의 두께 및 이중 소재를 선택해야 하는 경우가 발생하므로, FE Simulation 을 활용하여 시행착오를 최소화하는 방안들이 시도되고 있다. 본 논문에서는 BIS 프레임 구조에 대한 초고강도 및 경량화 조건을 만족시키기 위하여, BIS 프레임 모델에 대한 FE Simulation 을 활용하고 그 결과를 제시했다. BIS 프레임에 대한 유한요소 모델링을 수행했고, 물성 시험 데이터와 두께 정보를 박판 부품들에 적용했다. 안전성을 확인하기 위해 FMVSS 207 및 FMVSS 210 규정에 대한 시험을 모사하고, 그 결과를 분석했다. 고강도-경량화 조건을 만족시키기 위하여 인자 이산화를 수행했고, 인자 배치에 따른 유한요소해석을 수행하여 BIS 백 프레임 모듈의 소재와 두께 선정 과정을 제시했다. 이러한 연구 과정은 BIS 프레임의 개념설계 단계에서 활용될 것으로 기대한다.