동적응답의 변화를 고려한 점용접부의 피로수명평가

Abstract

점용접(spot welding)은 박판 철강재를 사용하는 차량의 차체 및 섀시부품을 제작하는데 있어서 가장 많이 사용되는 결합방법이며 승용차 제작 시에는 약 5,000여개의 점용접이 사용 된다. 점용접은 작업속도가 빠를 뿐만 아니라 차체의 중량을 증가 시키지 않으며 사용이 간편한 장점이 있다. 그러나 차량 주행 시 발생하는 파손의 70%이상이 점용접에서 발생하여 내구성 측면에 있어서 매우 취약하다. 자동차와 같이 불규칙한 하중을 받는 기계 구조물은 주파수에 따른 동적인 영향을 고려할 수 있는 내구성 평가가 필요하며 이에 대표적인 것이 진동피로해석(vibration fatigue analysis)이다. 그러나 기존의 진동피로해석을 통한 내구성평가는 구조물이 파손될 때까지 초기 동적응답(dynamic response)을 그대로 적용하기 때문에 손상과정에서 발생하는 공진주파수와 같은 동적응답의 변화를 고려할 수 없다. 본 연구에서는 8개의 점용접부를 갖는 시험편에 대하여 피로손상이 진행됨에 따른 동적응답의 변화를 고려한 진동피로해석을 수행하였다. 점용접부의 피로수명은 주파수 응답해석, 점용접부의 피로특성 그리고 동하중 이력을 중첩하여 산출하였다. 또한 예상수명은 진동내구실험 (vibration durability test)을 통한 실험결과와 2배수 내에서 잘 일치하였다.