본 논문에서는 와이어 하네스의 피로 내구 수명을 예측하기 위해 와이어, 번들, 실차단계의 유한요소 해석 방법론이 연구되었고 이를 위한 피로 내구 시험 기기가 개발되었다. 와이어 하네스 시스템을 구성하는 5가지 종류의 와이어에 대한 응력-수명 그래프를 얻기 위해 개발된 피로 시험기를 이용하여 반복 굽힘 움직임을 인가하였다. 와이어를 구성하는 도선과 피복의 재료 모델링을 위해 혼합의 법칙이 적용된 등가모델을 이용하였다. 번들 해석과 시험을 통하여 와이어 간의 접촉조건과 번들의 테이핑조건이 정립되었다. 와이어 및 번들 단계의 결과들은 실차 단계의 해석에 적용되었다. 실차단계의 해석을 위해 번들과 그로맷으로 구성된 와이어 하네스 시스템을 수치적으로 모델링 하였으며, 차량 문의 개폐조건이 와이어 간의 접촉조건과 함께 적용되었다. 유한요소 해석을 이용한 실차 모델의 피로 내구 해석을 통해 70만회 이상의 피로 수명이 도출 되었으며, 실차 조건의 시험 결과와비교하여 타당성을 검증하였다.

In this study, the methodology for the fatigue life prediction using finite element method(FEM) in wire, bundle and assembly level of the wire harness system and the development of the fatigue life test machine for the numerical analysis are investigated. To obtain stress-life(S-N) histories of the componential wires of the system, five kinds of wires are prepared and applied to the repeated bending motion using developed fatigue life test equipment. Equivalent model of the wire from the rule of mixtures theory is used for the material modeling of sheath and wire core combination. Contact conditions among the wires, taping conditions are established through the bundle level test and numerical bundle analysis. Wire and bundle level results are adopted for the assembly level analysis. For the assembly level analysis, real wire harness system including bundle and grommet is numerically modeled and applied contact condition between wires with real opening motion. The fatigue life more than 700,000 cycles of the assembly is obtained from the FEM, and it is confirmed that the result has good agreement with the experimental result.

• 이흥식(한양대학교 기계공학부, Department of Mechanical Engineering, Hanyang University) | Heung-Shik Lee Corresponding author