해석배경
브레이크 디스크는 아래 이미지의 주철로 제작된 휠 브레이크입니다. 회전하는 휠디스크의 반대로 브레이크 패드를 눌러 휠의 회전 속도를 감속시키기 때문에 제동의 끝 부분에서 패드와 디스크의 진동으로 인한 하이톤의 스킬소음이 발생하기도 합니다. 이 스킬소음으로 인해 사람들로 하여금 브레이크패드 기능 사용 자체에 있어 부정적 영향을 끼치기도 합니다. 오늘 날, 자동차 디자인 및 성능에서 저소음이 중요한 요소로 자리 잡음에 따라 자동차 제조업체에게도 스킬소음 최소화는 해결해야 할 가장 중요한 이슈 중 하나입니다.
※ 스킬소음(Squeal Noise) : 브레이크 제동 말기에 브레이크에서 발생하는 소음
브레이크 디스크 관련 이미지
해석목적
브레이크 디스크에 대한 모드해석 및 주파수응답해석을 통하여 스킬소음을 유발할 수 있는 평면 외 모드(ND 모드)와 평면 내 모드(IPC)를 분리를 위함
해석모델 및 해석조건
브레이크 디스크 캐드 모델
-
• 노드 수 : 14,991개
-
• 요소 수 : 10,066 개
-
• 주 재료 : 주철
단위 하중을 정현파 형태로 변환 후 해석
해석결과
위 이미지는 모델에 지정된 경계 조건을 보여줍니다. 절단부에는 열 구배조건을 적용하고 나머지 파트에는 모델 절점 온도 조건으로 적용합니다. 최대 속도에서 정지 위치까지 제동 과정에서 생성 된 열 에너지는 위의 공식으로 디스크에 적용됩니다
모드별 형상(위) 및 고유진동수 테이블 (아래)
주파수 응답해석
소음 잡음의 주요 원인은 ND 모드 (Nodal Diameter Mode) 및 IPC 모드 (In-Plane Compression Mode)로 식별됩니다. ND 모드는 디스크가 흔들 리거나 내려가는 경우이고 IPC 모드는 디스크를 변형시키기 위해 같은면에 압착력이 가해 졌을 때입니다. 2 가지 모드의 주파수가 서로 가까우면 삐걱 거리는 소음이 발생할 가능성이 높습니다. 아래의 해석결과는 NFX 주파수응답 해석으로 수행된 결과로 약 7000Hz 에서 두 모드의 주파수가 매우 가깝다는 것을 확인 할 수 있습니다. 이 결과를 바탕으로 두 모드의 주파수를 기준 가격 이상으로 분리하는 방향으로 설계 최적화를 할 수 있습니다.
가속도-진동수 차트 (Z-Y)
목록보기
