Spectral Element Method 기반 탄성지지 등가 보 모델을 이용한 차량 테일게이트의 진동 응답 예측

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확장요약문

차량 테일게이트는 힌지와 래치-스트라이커로 체결되고 가이드범퍼, 웨더스트립 등으로 차체와 접촉하는 개폐 구조물이다. 주행 중 테일게이트가 진동하면 이러한 결합부 및 접촉부에서 Buzz, Squeak and Rattle(BSR) 이음이 발생할 수 있다. 이음을 저감하기 위해서는 테일게이트의 진동 특성과 이에 영향을 미치는 설계인자를 파악할 필요가 있다. 유한요소법은 정밀한 동특성 해석에 널리 활용되나, 설계인자를 반복적으로 검토하는 경우 상대적으로 많은 해석 시간이 요구될 수 있다. 이에 본 연구에서는 진동 특성을 효율적으로 예측할 수 있는 Spectral Element Method(SEM) 기반의 탄성지지 등가 보 모델을 제안한다. SEM 은 보 지배방정식의 주파수 영역 엄밀해를 형상함수로 사용하여 적은 요소로도 정확한 동적 응답을 얻을 수 있다. 제안 모델은 테일게이트 프레임을 등가 보 요소로 이상화하고, 차체와의 결합부를 탄성 스프링으로 표현하였다. 실차 노면 가진 시험 결과를 바탕으로 이음 발생과 관련된 주파수 대역을 선정하고, 차체에 체결된 테일게이트의 임팩트 해머 시험을 통해 해당 대역의 공진 주파수와 모드 형상을 추출하였다. 이를 기준으로 등가 탄성계수와 지지 스프링 강성을 보정한 결과, 제안 모델은 측정된 공진 주파수와 모드 형상을 유사하게 재현하였다. 또한 보정된 모델로 설계인자 변화에 따른 공진 주파수 이동을 예측하여 주요 영향 인자와 진동저감 설계 방향을 제시하였다.