유한요소해석을 이용한 스냅핏 형상 최적화

Abstract

Snap-fit은 다른 체결기구에 비해 조립이 간편하고 체결력은 낮은 반면에 체결 유지력은 큰 장점이 있어 널리 사용되고 있다. 그러나 Cantilever beam 이론에 기반한 단순 Cantilever Snap-fit 에 대한 이론식은 실제 사용되는 복잡한 형상의 Snap-fit에 적용하는데 한계가 있다. 이에 따라 Snap-fit을 설계 할 때는 주로 설계자의 경험과 직관에 의지하여 설계해야 하는 등의 어려움이 있다. 본 논문에서는 산업에서 널리 사용되는 Double Cantilever형 Snap-fit에 작용하는 체결력을 고려하여 설계 목표를 세우고, FEM을 이용해서 Snap-fit 최적 설계 Process를 제시하였다. 비선형 재료특성을 추가하여 유한요소해석을 수행하였고, 체결력과 체결 유지력을 도출하여 실험계획법을 이용해 형상 최적 설계를 수행하였다. 또한 Polyjet 방식의 3D print를 통해 최적 형상 시제품을 제작하여 체결 유지력에 대해 실험하고 실험결과값 및 유한요소 해석 값을 비교 검증하였다.