자전거 프레임 버티드 형상에 따른 내구성 해석을 통한 융합연구

A Convergence Study through Durability Analysis due to the Configuration of Automotive Frame Butted

자전거를 타는 운전자가 자전거를 탑승하게 되면 그 프레임에 실리게 되는 위치에 따라서 운전자의 하중이 다르게 나타난다. 자전거 프레임의 접합 부분에서 가장 많은 하중이 작용하게 되며, 프레임의 중간 부분에서 다른 부분 보다 하중이 적게 작용하게 된다. 그래서 자전거 하중이 많이 작용하지 않는 부분을 두께를 얇게 제작함으로서 프레임의 무게를 줄이고, 하중이 크게 작용하는 부분에는 두껍게 제작하여 하중을 잘 버틸수 있게 한다. CATIA 프로그램을 사용하여 일반 프레임, 더블 버티드, 트리플 버티드의 형상으로 모델링하였고, 구조해석 및 피로해석을 진행하여 탑승자의 하중에 의해 각각의 모델의 내구성을 검토하였다. ANSYS 해석 프로그램을 사용하여 확인하여 본 연구 결과로는 일반 프레임의 변형이 가장 많이 일어났고, 트리플 버티드의 변형이 가장 적었다. 이러한 시뮬레이션 해석 데이터를 사용하여 실제 자전거 프레임을 설계 및 제작 시에 가장 효율적인 방법으로 설계할 것으로 사료된다.

When the driver riding in a bicycle goes on board, the load of driver is shown differently according to the position loaded on the frame of bicycle. The load is applied most at the joint of bike frame and the load at the mid-part of frame is applied least than the other parts. So, the weight of frame is decreased as the part not applied with a lot of load is manufactured into the thin thickness. As the part applied with high load is manufactured into the thick thickness, it can be endured through this load. The configurations of general frame, double butted and triple butted were modelled by using CATIA program. The durabilities of each model due to the load of passenger were investigated by carrying the structural and fatigue analyses. As this study result investigated with the analysis program of ANSYS, the deformation of general frame happened most and that of triple butted became least. These simulation analysis data are intended to be used to design the actual bicycle frame in the most efficient way at design and manufacture.