자습서: 유연체 패쓰너 최적화
강체 패쓰너와 유연체 패쓰너를 사용하여 최적화 결과를 실행하고 비교합니다.
다음 사항에 대해 학습합니다.
- 패쓰너 경직도를 예측하기 위한 Huth-Schwarmann 공식에 대해 배웁니다.
- 강체 패쓰너를 사용해서 토폴로지 최적화를 실행합니다.
- 속성 편집기에서 연결 경직도를 활성화합니다.
- 유연체 패쓰너를 사용해서 토폴로지 최적화를 실행합니다.
개요: 유연체 패쓰너 최적화
Inspire에서 커넥션 경직도 속성을 사용하여 유연체 패쓰너를 생성할 수 있어서 고정된 패쓰너, 고정된 조인트 및 원통형 지지부 등에서 축 및 전단 경직도를 더욱 잘 추정할 수 있습니다. 일반적으로 패쓰너 유연성 및 조인트 유연성은 구조 전반에 하중이 가히지고 전달되는 방법에 큰 영향을 줍니다.
패쓰너 경직도를 예측하기 위한 다양한 방법이 존재합니다. Inspire 는 Huth-Schwarmann 방식을 구현했지만, 독립적으로 계산된 경직도를 지정할 수 있도록 허용합니다.
아래에 표시된 것처럼 이상적으로 무한하게 견고한 커넥션에서, 중앙 리벳으로 전달되는 하중은 0%로써 각 외부 리벳에 50%가 전달됩니다.커넥션이 무한하게 소프트한 경우, 하중은 리벳 사이에 균등하게 전달됩니다.실제 패쓰너의 경우, 가해지는 실제 하중은 이러한 제한값 사이에 있습니다. 예를 들어, 중앙 리벳에 30%가 가해지고 각 외부 리벳에 35%가 가해집니다.
항공 산업에서 흔하게 볼 수 있는 플레이트에 대한 커넥션과 플레이트 사이의 커넥션에 있어서 패쓰너 경직도를 예측하는 가장 일반적인 방법은 Huth-Schwarmann 방식을 사용하는 것입니다. 이러한 경직도는 다음 공식을 사용해서 계산됩니다.
다음 매개변수도 적용됩니다.
유형 | a | b |
---|---|---|
볼트 체결된 금속 | 2/3 | 3.0 |
리벳 체결된 금속 | 2/5 | 2.2 |
볼트 체결된 그라파이트/에폭시 | 2/3 | 4.2 |
- 구성:
- d = 구멍 직경
- 재료:
- E = 영률
- 색인:
- 1 = 플레이트 1 (이중 전단에서 중앙에 있는 것)
Huth-Schwarmann 경직도를 사용하는 것에 대한 대안책으로 사용자 정의 경직도 값을 적용할 수 있습니다. 이것은 플레이트 추정을 사용해서 파트를 정의할 수 없는 경우에 더욱 일반적인 방법입니다. 한 가지 예를 들면, 변속기 하우징에 장착된 주조 알루미늄 자동차 마운트입니다. 마운트에만 관심이 있는 경우, 전체 시스템을 모델링하는 것보다 커넥션 경직도를 예측하고 사용해서 개선된 결과를 제공할 수 있습니다.
커넥션 경직도 검사
- F7 키를 눌러 데모 브라우저를 엽니다.
-
rigid.stmod 파일을 두 번 클릭해서 모델링 창에서 파일을 로드합니다.
이것은 액추에이터 브래킷의 사용 가능한 디자인 영역에 대한 표면 모델입니다. 모든 파트에는 2 mm 두께가 지정되어 있고, 디자인 영역에 대칭면이 있고, 하중이 적용되어 있고, 고정된 볼트를 사용해서 파트가 구속되어 있는 것에 유의하십시오.
- 단위 체계 선택기의 표시 단위가 MPA(mm t N s)로 설정된 것을 확인하십시오.
- F3을 눌러 속성 편집기를 엽니다.
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고정된 볼트 중 하나를 선택하고 속성 편집기에서 커넥션 경직도 필드를 검토합니다.
[유형]이 [기본값(강체)]으로 설정되어 있지만, Huth-Schwarmann 및 [사용자 정의]도 사용 가능합니다.
강체 패쓰너를 사용해서 최적화 실행
-
스트럭쳐 리본의 최적화 아이콘에서 최적화 실행을 클릭합니다.
팁: 도구를 찾아서 열려면 Ctrl+F를 누르십시오. 자세한 내용은 도구 찾기 및 검색을 참조하십시오.
-
아래 그림과 같이 최적화 실행 창에서 옵션을 설정합니다.
- 실행 유형으로 토폴로지를 선택합니다.
- 목적으로 경직도 극대화를 선택합니다.
- 목표 질량으로 30%를 설정합니다.
- 최소 두께 구속조건으로 3 mm를 입력합니다.
- 실행을 클릭해서 최적화를 수행합니다.
- 실행이 완료되면, 결과를 표시할 실행 이름을 두 번 클릭합니다.
-
형상 탐색기에서 결과를 검토합니다.
로딩 Bosses에서 볼트 패쓰너로 연결되는 재료가 최소화되는 것에 유의하십시오. 이것은 하중에 가장 가까운 볼트가 강체로 고정되어서 가장 멀리 있는 볼트로 전달되는 힘을 제한하기 때문입니다.
생성된 형상 해석하기
- 형상 탐색기에서 해석 버튼을 클릭합니다.
-
실행이 완료되면, 결과를 표시할 실행 이름을 두 번 클릭합니다.
- 해석 결과를 검토하는 경우, 원격 볼트에 대한 가느다란 링크에는 상대적으로 가벼운 하중이 적용됩니다.
- 마우스 오른쪽 버튼으로 두 번 클릭해서 해석 결과 탐색기를 종료합니다.
커넥션 경직도 바꾸기
- 데모 브라우저에서 rigid_run.stmod 파일을 열거나 이전 단계의 모델을 사용해서 진행합니다.
-
모델링 창 또는 모델 브라우저에서 Ctrl 키를 누른 상태로 접지된 볼트를 4개 선택합니다.
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속성 편집기에서 커넥션 경직도 유형을 Huth-Schwarmann으로 변경합니다.
전단 경직도는 파트 속성을 기준으로 계산됩니다.
유연체 패쓰너를 사용하여 최적화 재실행
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스트럭쳐 리본의 최적화 아이콘에서 최적화 실행을 클릭합니다.
- 이전에 사용한 것과 동일한 설정을 사용해서 최적화를 재실행하고 결과를 로드합니다.
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더 많은 하중이 원격 볼트로 전달됨에 따라 원격 볼트에 추가 재료가 연결되는 것에 유의하십시오.
-
형상 탐색기에서 해석 버튼을 클릭하고 실행이 완료되면 결과를 로드하십시오.
Huth-Schwarmann 활성 상태에서, 커넥션에 하중을 고려하도록 새로운 재료 경로가 추가되었습니다.
주: 최적화 및 해석 모델에 사용되는 커넥션 경직도는 결과에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 유연체 패쓰너에 대해 Huth-Schwarmann 방식이나 사용자 정의 경직도를 사용하는 것은 Inspire의 결과를 향상시키는 강력한 방법이지만, 경직도 값을 정확하게 예측할 수 있도록 주의를 기울여야 합니다.