주관기관 현대자동차(주) 
시작일자 20030701 
종료일자 20031231 
Abstract
최근에는 상용차와 관련된 교통사고에 의하여 발생하는 사상자 수가 매우 심각한 상황이다. 안전에 대한 관심이 증가하면서 상용차에 의한 인명피해가 심각하게 인식되어 점차 상용차에 대한 의무규제들이 강화되는 추세이다. 이같은 사실들을 인식하여 최근들어 외국 자동차사 뿐만 아니라 국내 자동차사들도 상용차의 충돌 안전성을 능동적, 수동적으로 개선하고자 하는 연구를 활발히 진행하고 있다. 재질의 기계적 물성치는 구조물의 변형 특성을 결정짓는 가장 중요한 인자이므로 충돌 안전성은 충돌 시 재료 거동에 관한 정확한 이해를 바탕으로 연구되어야 한다. 차체용 강판의 정적 물성치는 일반적으로 정규시편을 이용하여 규격화된 시험에서 도출된 결과가 정리되어 있다. 반면에 변형률 속도(strain rate)에 영향을 받는 금속 재질의 동적 물성치는 시험방법과 조건이 까다롭고 시험 오차도 심하게 나타나므로 신뢰성 있는 결과도출이 쉽지 않다. 그러나 차량의 차체를 구성하는 연강은 변형율 속도에 매우 민감하므로 충돌이나 전복 등 급격한 동하중이 작용하는 경우에는 신뢰성있는 거동 예측을 위해 재료의 동적물성치를 반드시 고려해야 한다. 재료의 동적 거동을 위한 실험은 변형률 속도에 따라서 다른 방법으로 수행된다. 저속일 경우는 기계식 시험기가 사용되지만 변형률 속도가 수/sec을 넘으면 기계식 시험기로는 한계가 있다. 이전에는 압축 가스 시험기(compressed gas machine), 회전 원판 시험기(rotary flywheel machine), 캠 플라스토미터(cam plastometer), 하중 낙하시험법(drop weight test) 등의 방법이 시도되었지만 재연성, 사용의 용이성, 안정성 등의 이유로 최근에는 대부분 유압식 시험기를 사용하는 추세이다. 변형률 속도가 1000/sec이상인 구간에서는 일반적인 시험기를 사용하는 것은 적절하지 못하고 1차원 탄성파 전파이론을 이용한 홉킨슨 바 시험기로 동적 거동실험을 한다.

Objective
버스 구조용 강판의 동적 물성치를 얻기 위하여 다음과 같은 방법으로 실험을 수행한다. 0.1/sec 이하의 변형률 속도 범위에 대하여 정적 인장시험기, 피로 시험기를 사용하고, 0.5 이상은 자체 제작한 유압식 고속 인장시험기를 이용하여 실험한다. 이와 같은 인장 실험을 바탕으로 다양한 차체용 강판에 대하여 응력-변형률 선도, 연신율과 에너지 흡수율을 구한다. 변형률 속도에 따른 재료의 거동을 기존의 구성방정식의 계수를 결정한다. 버스 전복시 부재의 변형률 속도가 수/sec이상으로 부재의 변형은 변형률 속도에 영향을 받는다. 버스의 경우 차체가 높기 때문에 전복사고가 발생할 가능성이 높으므로 버스 구조물은 압축보다 굽힘 특성 연구가 더 필요하다. 따라서 정확한 거동 예측을 위하여 실험에서 구한 동적 물성치를 적용하여 버스 구조물의 굽힘해석을 수행하고, 동적 물성치 고려가 구조물의 거동에 미치는 영향을 연구한다. 본 연구의 목적은 충돌이나 전복 등에 관한 신뢰성 있는 예측을 위하여 버스 구조용 강판의 동적 물성치를 구하고 이를 간단한 버스 구조물의 정적 및 충돌해석에 적용하여 동적특성을 평가하는 것이다.

Contents
- 버스 구조용 강판의 준정적 인장실험
- 버스 구조용 강판의 중고속 인장실험
- 동적 물성 데이터베이스 구축
- 동적 물성치의 검증을 위한 간단한 버스 구조물의 굽힘해석

Results
                 Stress-strain Curves of Material                                           Piece-wise linear data
  


Lateral Bending Analysis



Material: SGC400
Velocity: 0.5, 1.0, 5.0, 10 m/sec
Punch stroke: 110 mm
Symmetric Model: 1/4 model
Use LS-DYNA 3D


Deformed Shape and Stress Distribution



Author
임지호(졸업생)  
김석봉(박사과정)  
김진성(박사과정)




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