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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이원
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 숭실대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수134
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볼라드는 차도와 인도의 경계에 설치하여 차량이 인도에 진입을 방지하는 주된 기능을 내포하며 보행자의 안전과 통행에 지장을 주지 않는 도로 교통 시설물이다. 기존 볼라드는 차량과 충돌 시 충격 흡수 능력이 크게 부족하여 차량에 파손이 집중되기 때문에, 차량의 수리비와 볼라드 보수비용 등의 경제적 비용 및 사회적 비용이 발생하고 있다.
본 연구에서는 볼라드에 PLA소재의 면내 방향 허니콤을 추가하여 충격흡수력을 향상시켜 차량의 파손을 감소시키는 연구를 수행하였다. PLA 소재로 제작한 시험편을 압축 실험을 수행하여 허니콤 구조의 l과 t의 상관관계를 확인하였다. 압축실험의 데이터를 참고하여 LS-DYNA의 수치해석을 진행하였고, 그 결과를 토대로 제작한 허니콤을 사용하여 실제 차량 충돌실험을 수행하여 새롭게 개발된 볼라드를 실증 실험을 통해 검증하였다.
연구 결과, 시뮬레이션을 통해 스틸 볼라드 대비 항복강도 20MPa 허니콤이 추가된 볼라드에서 프런트 범퍼 프레임에서 최대 가속도 발생시간도 0.017s 지연되었으며, 최대 충돌 가속도 값은 64%만큼 감소를 확인할 수 있었고, B-필러의 최고 가속도는 스틸 볼라드 대비 약 13.08 % 감소함을 확인하였다. 실제 차량 충돌 시험으로 스틸 볼라드 대비 허니콤 볼라드에서 차량의 총 충돌 시간이 범퍼 커버의 기준으로 0.783s 증가되는 것을 알 수 있었다. 프런트 범퍼 프레임에 설치된 자이로센서의 실험 데이터와 시뮬레이션의 가속도 데이터의 최대 값과 시뮬레이션 결과의 최대 값은 0.35m/s2과 0.388m/s2이다. 결론적으로 허니콤 볼라드의 차량 충돌 시뮬레이션과 실증 실험의 유사한 경향성을 보였으며, 충격 흡수량을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 볼라드에 PLA소재의 면내 방향 허니콤을 추가하여 충격흡수력을 향상시켜 차량의 파손을 감소시키는 연구를 수행하였다. PLA 소재로 제작한 시험편을 압축 실험을 수행하여 허니콤 구조의 l과 t의 상관관계를 확인하였다. 압축실험의 데이터를 참고하여 LS-DYNA의 수치해석을 진행하였고, 그 결과를 토대로 제작한 허니콤을 사용하여 실제 차량 충돌실험을 수행하여 새롭게 개발된 볼라드를 실증 실험을 통해 검증하였다.
연구 결과, 시뮬레이션을 통해 스틸 볼라드 대비 항복강도 20MPa 허니콤이 추가된 볼라드에서 프런트 범퍼 프레임에서 최대 가속도 발생시간도 0.017s 지연되었으며, 최대 충돌 가속도 값은 64%만큼 감소를 확인할 수 있었고, B-필러의 최고 가속도는 스틸 볼라드 대비 약 13.08 % 감소함을 확인하였다. 실제 차량 충돌 시험으로 스틸 볼라드 대비 허니콤 볼라드에서 차량의 총 충돌 시간이 범퍼 커버의 기준으로 0.783s 증가되는 것을 알 수 있었다. 프런트 범퍼 프레임에 설치된 자이로센서의 실험 데이터와 시뮬레이션의 가속도 데이터의 최대 값과 시뮬레이션 결과의 최대 값은 0.35m/s2과 0.388m/s2이다. 결론적으로 허니콤 볼라드의 차량 충돌 시뮬레이션과 실증 실험의 유사한 경향성을 보였으며, 충격 흡수량을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
목차
국문초록 ⅷ영문초록 ⅹ제 1 장 서론 11.1 연구 배경 및 필요성 11.2 선행 연구 71.3 국내외 볼라드 법규 81.4 스몰 오버랩(small overlap) 충돌 시험 171.5 연구 목적 및 방법 19제 2 장 면내 방향 허니콤 구조의 이론적 배경 202.1 볼라드 설계 방안 202.2 단위 허니콤 구조의 면내 변형의 이론적 배경 222.2.1 허니콤 구조의 면내 방향 선형 탄성 변형 222.2.2 허니콤 구조의 면내 방향 비선형 탄성 변형 - 탄성 좌굴 252.2.3 허니콤 구조의 면내 방향 소성 파괴 272.2.4 면내 방향 허니콤 구조의 취성 파괴 302.3 파괴 인성 322.4 면내 방향 허니콤 압축 실험 34제 3 장 LS-DYNA를 이용한 충돌 해석 413.1 충돌 시뮬레이션 설정 413.2 충돌 시뮬레이션 결과 463.2.1 프런트 범퍼 프레임의 충돌 가속도 및 변위 비교 463.2.2 프런트 사이드 멤버의 충돌 가속도 비교 583.2.3 항복강도 20MPa 볼라드와 스틸 볼라드 비교 633.3 스몰 오버랩 테스트 70제 4 장 실증 충돌 실험 754.1 허니콤 볼라드 제작 754.2 실증 충돌 실험 설정 784.3 실증 충돌 결과 82제 5 장 결론 91참고문헌 93
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