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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이동원
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수10
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코일 스프링의 형상 설계에 있어서 강성 예측은 매우 중요한 과정이며, 일반적으로 설계 과정에서 스프링 강성은 이론식에 근거하여 결정하며 제작 및 실험을 통해 확인된다. 하지만 스프링의 설계에 사용한 이론식과 실제 측정 결과 사이에는 여전히 차이가 발생하는데, 이는 스프링 끝단 접촉 조건에 따라 결정되는 유효 권수의 값이 기존의 이론식에서는 대 변형 및 접촉 사항을 고려하지 않고 스프링 끝 단 절삭 방식과 시트 형태를 2가지로 분류하여 결정하는 단순 기준에 의해서 결정되는 것이 원인으로 예측된다. 따라서 본 연구에서는 스프링 양단의 접촉을 고려한 유효 권수 결정 방법에 대하여 보다 정확하게 연구하기 위해 유한 요소해석기법을 접목하였다. 압축 통형 스프링에 기하학적 비선형성과 접촉을 적용하여 스프링의 압축에 따른 응력 분포를 계산한 결과, 스프링의 시작 단과 끝단을 제외한 중간 부분에서 최대 응력과 최소 응력이 규칙적인 증감을 반복함을 알 수 있었다. 따라서 응력이 규칙적으로 반복하기 시작한 시작점과 끝점 까지를 스프링의 유효 권수로 적용하여 이론 강성식에 대입한 본 결과 실험 결과와 매우 일치함을 알 수 있었으므로, 스프링의 무효권수를 규칙적인 반복응력이 발생하지 않은 길이로 선정하는 DESPM(Double End Stress Peak Method)를 제안하여 이 유효성을 검증하여 본 결과 다음과 같은 결과를 얻게 되었다.
1. DESPM을 적용한 무효권수를 대입한 이론식으로 계산된 강성과 유한요소해석의 강성과 실험에 의해 측정된 강성을 비교한 결과, 오차는 약 1% 정도로 나타남을 확인할 수 있었다.
2. DESPM에 의해 계산된 보정 무효 권수는 스프링의 형상조건에 따라 약 1.1 ~ 1.6개로, 기존 이론식에 단순 절단 스프링 절삭 방식 조건의 무효권수 2개 보다 작은 값을 보였다.
3. 압축 통형 코일 스프링의 강성 이론식에 적용되는 보정 무효 권수를 계산하는 식을 구할 수 있었으며, 보정식을 이용하면 압축 스프링 강성을 정확하게 예측할 수 있음을 확인할 수 있다.
1. DESPM을 적용한 무효권수를 대입한 이론식으로 계산된 강성과 유한요소해석의 강성과 실험에 의해 측정된 강성을 비교한 결과, 오차는 약 1% 정도로 나타남을 확인할 수 있었다.
2. DESPM에 의해 계산된 보정 무효 권수는 스프링의 형상조건에 따라 약 1.1 ~ 1.6개로, 기존 이론식에 단순 절단 스프링 절삭 방식 조건의 무효권수 2개 보다 작은 값을 보였다.
3. 압축 통형 코일 스프링의 강성 이론식에 적용되는 보정 무효 권수를 계산하는 식을 구할 수 있었으며, 보정식을 이용하면 압축 스프링 강성을 정확하게 예측할 수 있음을 확인할 수 있다.
목차
제 1 장 서 론 1제 2 장 이론식 배경 31. 스프링 강성 32. Wahls 보정 응력 6제 3 장 유한 요소 해석 81. 스프링의 유한 요소 해석 82. 마찰 계수 10제 4 장 Double End Stress Peak Method 121. 응력 분포 확인 122. DESPM 133. 실험 17가. Model 17나. 실험 19다. 이론식, 실험, FEA, DESPM 22제 5 장 무효 권수의 보정 이론식 유도 241. 강성에 대한 적용성 검토 24가. 소선 직경(d) 영향 24나. 평균 직경(D) 영향 30다. 총 권수 (Nt) 영향 352. DESPM에 의한 보정 무효 권수 403. 보정 무효 권수 이론식 42제 6 장 결론 44참고문헌 46
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