Research on Fafigue Life Prediction of Muffler with Weld-zone Shape

Abstract: In this study, the geometry of the weld is used to develop the process of fatigue life prediction.For the development of fatigue life prediction process, bending fatigue test of muffler is conducted to obtain M(Moment)-N(Fatigue life) diagram. Modeling the geometry of the weld which is failed is performed to conduct static load analysis and analysis results are used to calculate the stress concentrationfactor. The stress concentration factor is used to get the fatigue notch factor and this was based on the fatigue life prediction. As a result of the comparison of test values ​and predicted values, predicted valuesare verified. Key words: Muffler, Weld-zone, Fatigue life prediction, Stress concentration factor, Fatigue notch factor †교신저자(부산대학교 기계공학부, E-mail: beaverx@empal.com, Tel: 051-510-1454 ) 1 부산대학교 기계공학부2 현대자동차3 세종공업 1. 서 론 기술 산업에서 부품의 경량화는 소비자로부터 요구되는 필수적인 사항으로서 기계장치, 항공기, 선박, 차량 등의 소재분야에서 활발히 연구되어지고 있다[1]. 특히, 차량의 경우 경량화 및 고출력화 추세에 따라 엔진의 가진력은 증가하고 차체는 진동에 취약해짐에 따라서 자동차의 주요 부품 중 하나인 머플러의 경우에도 내구성능 확보가 중요한 문제로 대두되고 있다[2]. 머플러는 가혹한 사용조건과 주행 중 발생하는 복잡한 불규칙적인 하중에 의해서 취약부위로부터 최종파손에 이르게 된다. 특히, 이러한 파손은 하중의 누적에 의한 피로파괴가 크게 좌우하는 것으로 알려져 있으며, 이는 배기시스템의 기능적 손실을 초래하여 자동차의 승차감 저하 또는 시스템 품질과 신뢰성을 저하시키게 된다[3]. 따라서 내구수명에 대한 충분한 신뢰성을 가질 수 있도록 설계개발과정에서 피로내구성 평가가 이루어져야 하며 피로파괴에 영향을 주는 인자에 대한 연구가 필요하다. 그리고 머플러는 신차 개발 단계에서 차량의 레이아웃(lay-out)이 정해진 후 한정적인 시간 안에 개발이 완료되어야 하는 특성을 가지고 있으며, 신뢰성 보증을 위하여 신속한 내구성능 확보가 필요하다. 하