Existing studies on the shape design of rubber parts considering stiffness have been studied for bushings which are relatively simple in structure and the studies often had low practicality due to lack of physical property of the rubber material. Considering these issues, we proposed a practical mount shape design method which obtain the physical properties of the rubber material from the test values of the mount and design the shape of the mount based on the obtained properties. The first step, rubber property inverse estimation, extracted the physical properties of rubber using optimization theory. The advantage of this method is that it is easy to obtain the test data of the mount, and the physical properties of the rubber used for the mount can be obtained. On the other hand, the physical properties of the rubber were described by the hyperelastic constitutive equation to consider the nonlinear elastic behavior of the rubber. The physical property obtained by property inverse estimation was used for the shape optimization. Again, shape optimization is divided into two stages. The first shape design is about mount rubber considering the stiffness before the mount contacts to the stopper. This process was carried out by using the design of experiments to identify the structure of the mount which has the greatest influence on the stiffness and by changing the structure. The second shape design is about stopper contact portion considering the stiffness after the mount contacts to the stopper contact. In the shape optimization, the shape of the stopper contact portion is constructed by using the spline curve, and the control point position of the spline curve is changed to obtain the optimum shape. The methodology consisting of the above process was shown to be feasible by implementing a design example for a real transmission mount.
강성을 고려한 고무 부품의 형상 설계에 대한 기존 연구들은 구조가 비교적 간단한 부싱에 대한 연구가 많았으며, 고무재료의 물성 확보가 어려워 실용성이 떨어지는 경우가 많았다. 본 연구에서는 이와 같은 점들을 고려하여 마운트 단품의 시험 값으로부터 고무 재료의 물성을 확보하고, 확보한 물성을 기반으로 마운트의 형상을 설계하는 실용적인 마운트 형상 설계 방법을 제안하였다. 첫 번째 단계인 고무의 물성 역 추정은 최적화 이론을 이용해 고무의 물성을 추출하였다. 이와 같은 방법은 마운트 단품의 시험 데이터를 확보하기 용이하다는 장점과, 마운트에 사용된 고무의 물성을 확보할 수 있다는 장점이 있다. 한편, 고무의 물성은 초탄성 구성방정식을 이용해 표현함으로써 고무의 비선형 탄성 거동을 고려하였다. 물성 역 추정을 통해 얻은 물성은 두 번째 단계인 마운트의 형상 최적설계에 사용되었다. 형상 최적설계는 다시 한 번 두 단계로 나뉜다. 첫 번째 형상 설계는 마운트의 스토퍼 접촉 전 강성을 고려한 마운트 고무의 형상 설계이다. 이 과정은 실험계획법을 이용해 강성에 가장 큰 영향을 미치는 마운트의 구조를 파악하고, 해당 구조의 변경을 통해 수행하였다. 두 번째 형상 설계는 마운트의 스토퍼 접촉 후 강성을 고려한 스토퍼 접촉 부분의 설계이다. 이 과정은 형상 최적설계를 이용하였다. 형상 최적설계는 스토퍼 접촉 부분 형상을 스플라인 곡선을 이용해 구성하고, 스플라인 곡선의 제어 점 위치를 변경해 최적의 형상을 얻는다. 상기 과정으로 구성된 방법론은 실제 변속기 마운트에 대한 설계 예제를 수행함으로써 적용 가능성을 보일 수 있었다.
