자동차 부품의 구조 내구성 향상을 위한 실험계획법을 이용한 진동 모드 예측

Predicting Modes of Vibration by Using the Design of Experiments to Enhance the Structural Durability of Automotive Components

전기자동차 산업의 확산과 더불어 부품의 경량화 및 구조적 내구성 확보가 중요한 과제로 부상하고 있다. 본 논문 에서는 상용 전기자동차용 엔클로저의 구조 내구성 향상을 위해 실험계획법을 적용해 진동 모드를 예측하였다. 박스 -벤켄 설계를 활용하여 주요 설계 변수의 영향을 분석한 결과, 보강판과 브라켓 두께가 고유진동수에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 두 인자 간 교호작용도 유의하게 나타났다. 파라미터 최적화를 통해 1차 고유진동수가 40 Hz 이상에서 발생하도록 엔클로저를 설계하였고, 유한요소해석을 통해 회귀모델의 정확성을 검증하였다. 본 연구에서 제안한 실험계획법 기반 진동 모드 예측 기법은 전기자동차 부품의 구조 내구성 향상 및 경량화 설계에 효과적으로 활용될수 있다.

With the rapid growth of the electric vehicle industry, minimizing the weight of components while ensuring their structural durability has become a critical challenge. In this study, a method to predict modes of vibration using the design of experiments (DOE) is proposed to improve the structural durability of an enclosure for electric vehicles. The effects of several different parameters were analyzed with a Box-Behnken design. The enclosure was designed such that its first natural frequency occurred above 40 Hz through parameter optimization, and the accuracy of the regression model was validated using finite element analysis. The proposed approach enables a front-loading strategy and is expected to enhance the structural durability and improve the design efficiency of automotive components.