Vehicle Dynamics Performance

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Vehicle Dynamics Performance 분야는 그림 1과 같이 많은 차량 주행 성능 평가 항목들로 구성됩니다. 다양한 차량 주행 시나리오하에서의 차량 거동을 분석하는 항목으로서 차량 측면 (Lateral) 방향을 분석하는 ‘Handling’, 차량 수직 (Vertical) 방향을 분석하는 ‘Ride’, 차량 정면 (Longitudinal) 방향을 분석하는 ‘Drivability’가 있으며, 다양한 차량 운용 환경하에서의 내부 부속품의 수명을 분석하는 항목인 ‘Durability’가 있습니다. 이와 더불어 차량 내부 가진력(엔진, 변속기, 펌프 등)에 의해서 발생하는 진동/소음을 분석하는 항목으로서 NVH가 있습니다.

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SIMPACK solution

Vehicle Dynamics Performance 분야 (그림 1)에 대한 SIMPACK Solution은 그림 2와 같이 해석 분야의 하중 크기 및 주파수 범위에 따라서 세분화하여 구분 할 수 있습니다. 먼저 정적 하중하에서의 현가장치 특성 곡선을 분석하는 ‘K&C test’, 다양한 코너링 Track하에서의 Global Chassis 거동을 분석하는 ‘Handling’, 노면으로부터의 진동이 운전자에게 전달되는 경로를 분석하는 ‘Ride’, 내부 가진력 의한 Driveline 공진을 분석하는 ‘NVH’, 다양한 차량 주행 시나리오하에서의 각 부속품 하중 스펙트럼을 분석하여 수명 예측을 수행하는 ‘Durability’가 있습니다.

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K&C test

현가장치의 특성 곡선 (Camber, Toe Angle)을 특정 방향의 정적 하중을 가하여 산출하는 해석인 ‘K&C test’에 대한 SIMPACK solution은 그림 3과 같이 현가장치 모델과 Test rig로 구성되어 있습니다. 특히 현가장치 모델은 상세한 부속품들을 모두 포함한 모델이며, Spring/Damper의 비선형성을 고려 할 수 있습니다. 그림 4는 ‘K&C test’의 해석 결과를 보여주며, 각 방향의 하중에 따른 Toe, Camber의 변화 곡선을 확인 할 수 있습니다.

Handling/Driveability

다양한 코너링 Track 주행 조건하에서의 차량 측면/정면 (Lateral/Longitudinal) 방향의 거동을 분석하는 ‘Handling’/’Driveability’에 대한 SIMPACK Solution은 그림 5와 같이 차량 모델과 Track으로 구성되어 있습니다. SIMPACK에서 제공하는 코너링 Track의 종류는 그림 6과 같이 Constant radius, Double lane change, J-turn, Sinus Sweep 등이 있습니다. 그림 7는 J-turn, Double lane change Track에 대한 ‘Handling’ 해석 결과를 보여주며, 해당 결과를 통해서 각 코너링 경로에 따른 차량 측면 방향의 거동 특성을 확인 해 볼 수 있습니다. 이와 더불어 그림 8는 차량 급가속/제동에 따른 차량 정면 방향의 거동 특성을 확인하는 ‘Driveability’해석 결과이며, 특히 해당 차량 모델은 상세 구동계 및 타이어 모델 (Ftire)를 포함하여 주행 중에 구동계 및 타이어의 동특성을 고려하였습니다.

Ride

다양한 노면 (Road) 주행 환경 중에 발생하는 진동이 운전자에게 전달되는 경로를 분석하는 ‘Ride’에 대한 SIMPACK Solution은 그림 9과 같이 차량 모델과 노면 (Road)으로 구성되어 있습니다. SIMPACK에서 제공하는 노면 (Road)의 종류는 그림 10와 같이 3D surface, Sine Obstacle과 직접 노면 하중을 입력하는 Excitation input, 3D road surface file (OpenCRG Data format)을 직접 입력하는 OpenCRG road가 있습니다. 그림 11은 OpenCRG road에 대한 ‘Ride’ 해석 결과이며, 해당 결과를 통해서 특정 노면 조건하에서 운전자에게 전달되는 진동 전달 경로 및 현가 장치의 감쇠 효과를 분석 할 수 있습니다.

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NVH

차량 구동계의 내부 가진력에 의한 공진을 분석하는 ‘NVH’에 대한 SIMPACK Solution은 그림 12과 같이 상세 구동계 모델과 NVH 분석으로 구성됩니다. SIMPACK에서 제공하는 상세 구동계 모델 요소는 그림 13와 같이 엔진, 기어, 기어박스 하우징, 샤프트, 베어링이 있으며, 특히 샤프트와 기어박스 하우징은 유연체로 모델링되어 샤프트 고유의 진동 특성 및 기어박스 표면에서의 표출 진동을 모사 할 수 있습니다. 이와 더불어 그림 14과 같이 진동을 분석하는 2D/3D Campbell toolbox를 통해서, 전체 차량 구동계 내에서 공진 원인 부속품을 찾고 공진에 기여하는 고유 진동 형상을 정량적으로 분석할 수 있습니다.

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Durability

다양한 차량 주행 조건하에서 발생하는 하중(Stress) 스펙트럼을 분석하여 부속품 수명을 분석하는 ‘Durability’ 에 대한 SIMPACK Solution은 그림 15과 같이 다양한 차량 주행 조건 해석과 하중(Stress) 스펙트럼 도출 및 피로 해석으로 구성되어 있습니다. SIMPACK에서 제공하는 다양한 차량 주행 조건 해석은 그림 16과 같이 Test-rig, Handling, Ride 등이 있으며, 주요 부속품에 직접 유연체 모델을 적용하여 Stress 스펙트럼을 직접 도출하여 그림 17과 같이 내구 해석 툴과 연동하여 수명 예측을 수행 할 수 있습니다.

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