저가 입문용 1인승 레이스카 Tubular Space Frame의 비틀림 강성 최적설계

Abstract

일반적으로 고성능의 레이스카나 스포츠카 시장에서 차량의 프레임 설계는 매우 중요한 기술적 요소로 작용하고 있다. 차량의 비틀림 강성은 차량의 코너링 성능에 많은 영향을 주기 때문에 레이스 차량에 있어 우수한 성능의 프레임이라는 것은 높은 비틀림 강성을 가진다는 것을 뜻한다. 본 연구에서는 입문용 포뮬러 레이스카 프레임의 최적 비틀림 강성 설계를 위하여 다구찌 직교배열표를 가진 실험계획법과 유한요소 해석 기술을 이용하였다. 이러한 기법을 통해서 얻은 결과가 초기설계단계에서 보다 14.5%의 무게를 감량함과 동시에 무게 대비 비틀림 강성 10.7%의 개선 효과를 볼 수가 있었다. 따라서 본 연구에서는 직교배열표를 가지는 실험계획법을 이용한 구조해석이 설계 초기단계에서 저가형 레이스 차량에 사용되는 Tubular space frame 설계에 매우 유용함을 나타내고 있다. 【Generally, the frame design of a vehicle is a critical technology that plays an important role in the racing and high performance sports car market. The high performance of race car frame means that it requires high torsional stiffness because it directly affects the cornering behavior of the race car. The optimal design for the frame of a low-cost single seat race car was carried out using the DOE (Design Of Experiments) with Taguchi's orthogonal array and FEM (Finite Element Method) analysis to secure sufficient torsional stiffness in this paper. According to the results by DOE and FEM analysis, the optimal design case produced improved 10.7% and 14.5% improvement in each stiffness-to-weight ratio and frame weight than in the early design step. Therefore, this paper shows that the optimal design with Taguchi's orthogonal array is very useful and effective for designing a tubular space frame of a low-cost single seat race car in the early design step.】