Multi-Body System Analysis

Fatigue Analysis 2

StepStep

개 요

다물체 동역학

기구학적 제약조건(조인트)로 연결된 강체시스템에 힘 또는 강제변위가 주어질 때, 시스템의 응답을 시간영역에 대해서 해석하는 학문.

‘강체’란?

아무리 큰 힘을 받더라도 형상이 변하지 않는 물체.

‘조인트’?

두 물체간의 상대적인 운동을 정의하는 방식으로서 Join, Revolute, Translational 등이 있음.

00

조인트 종류

Join(부착 조인트) : 6자유도(Tx, Ty, Tz, Rx, Ry, Rz)를 모두 구속.

Translational(병진 조인트) : 6자유도(Tx, Ty, Tz, Rx, Ry, Rz) 중에서 하나의 병진운동을 제외한 나머지 5개의 자유도를 구속.

Revolute(회전 조인트) : 6자유도(Tx, Ty, Tz, Rx, Ry, Rz) 중에서 하나의 회전운동을 제외한 나머지 5개의 자유도를 구속.

Cylindrical(원통 조인트) : 6자유도(Tx, Ty, Tz, Rx, Ry, Rz) 중에서 병진운동과 회전운동을 각각 1가지를 제외한 나머지 4개의 자유도를 구속.

Sherical(구 조인트) : 6자유도(Tx, Ty, Tz, Rx, Ry, Rz) 중에서 회전운동만 가능.

Universal(유니버셜 조인트) : 주 조인트는 6자유도 중에서 병진운동과 회전운동을 각각 1가지씩 허용하며, 종속조인트는 1개의 회전운동을 허용.

Planar(평면 조인트) : 3평면(XY, YZ, ZX) 중 하나의 평면에서의 병진운동과 법선방향의 회전운동을 허용.

General(제너럴 조인트) : 사용자가 6자유도(Tx, Ty, Tz, Rx, Ry, Rz)의 구속 여부를 임의로 사용자가 정의할 수 있음.

Multi-Body System 개요

Stirling Wheel 3

StepStep

00 외연적 비선형 동해석(MBS)

- 단위 : N, mm

- 강체, 등방성 탄성 재료

조인트 조건

- Translation

- Revolute

- Join

Stirling Engine

개요

개요

Piston Shaft

FlyWheel

ConnectingRod

Stirling Wheel 4

StepStep

00 midas NFX를 이용한 MBD(외연적 비선형 동해석)의 이해 및 실습

따라하기 목적

해석 개요조인트 조건

- JOIN : Flywheel – Shaft

- Revolute(그라운드) : Shaft

해석개요

조인트 조건

- Revolute : Shaft - Connecting Rod2

- Revolute : Shaft - Connecting Rod2

조인트 조건

- Translational(Ground) : Piston2

하중 조건

- 1.57 rad 회전

회전 변위(rad)

시간 (sec)

0

1.57

0 1

Stirling Wheel 5

StepStep

작업순서

1. [ ] 새로 만들기 버튼 클릭.

2. [3차원/일반모델] 선택.

3. 단위계 [N-mm-J-sec] 선택.

4. [확인] 버튼 클릭.

5. 작업윈도우에서 마우스 오른쪽 버튼

클릭 후, [모든 가이더 감추기] 선택.

새로 만들기01

프로그램을 실행시킨 후 [새로 만들기]

를 클릭하면 모든 메뉴가 활성화 됩니

다.

해석조건설정 대화상자는 시작과

함께 자동으로 보여집니다.

1

2

3 5

3

Stirling Wheel 6

StepStep

1. [ ] 열기 버튼 클릭.

2. Stirling Engine 파일 클릭.

3. [열기] 버튼 클릭.

※ 프로그램이 설치된 하위 폴더의

Manuals\Tutorials\Files 폴더 안에

따라하기의 모델들이 있습니다.

파일 열기02작업순서

1

2

3

Stirling Wheel 7

StepStep

1. 모델트리(기하형상)에서 Crank Shaft

만 체크 ON.

혼자 보이기03작업순서

1

Stirling Wheel 8

StepStep

1. [ ] 조인트 버튼 클릭.

2. 조인트 타입을 [Join]으로 선택.

3. 주 조인트의 [대상선택]을 클릭 후,

Flywheel과 맞닿는 면 선택.

4. 모델트리에서 Flywheel만 체크 ON.

5. 종속 조인트의 [대상선택]을 클릭 후,

Shaft와 맞닿는 면 선택.

6. 조인트 좌표계를 체크 ON 후,

원점을 [0,0,0] 으로 입력.

7. 이름에 Join_Shaft-Wheel 입력.

8. [확인] 버튼 클릭.

동적/과도열 해석 >> MBD >> 조인트04작업순서

1

3

5

2

3

5

6

8

7

4

Stirling Wheel 9

StepStep

1. [ ] 조인트 버튼 클릭.

2. 모델트리(기하형상)에서 Crank Shaft

만 체크 ON.

3. 조인트 타입을 [Revolute]로 선택 후,

[그라운드-바디]를 클릭.

4. 주 조인트의 [대상선택]을 클릭 후,

축의 제일 오른쪽면 선택.

5. 조인트 좌표계를 체크 ON 후,

원점을 [47.5,109,0] 으로 입력.

6. [파라미터] 클릭.

7. Revolute 축에서 X 선택.

8. [확인] 버튼 클릭.

9. 이름에 Rev_Shaft-Ground 입력.

10. [확인] 버튼 클릭.

동적/과도열 해석 >> MBD >> 조인트04작업순서

1

4

3

3

4

5

10

6

7

8

9

2

Stirling Wheel 10

StepStep

11. [ ] 조인트 버튼 클릭.

2. 조인트 타입을 [Revolute]으로 선택.

3. 주 조인트의 [대상선택]을 클릭 후,

Connecting Rod와 맞닿는 면 선택.

4. 모델트리에서 Connecting rod2만

체크 ON.

5. 종속 조인트의 [대상선택]을 클릭 후,

Crank축과 맞닿는 면 선택.

6. 조인트 좌표계를 체크 ON 후,

원점을 [-0.5,104,0] 으로 입력.

7. [파라미터] 클릭.

8. Revolute 축에서 X 선택.

9. [확인] 버튼 클릭

10. 이름에 Rev_Shaft-CR2 입력.

11. [확인] 버튼 클릭.

동적/과도열 해석 >> MBD >> 조인트04작업순서

5

3

8

9

2

3

5

6

11

10

74

Stirling Wheel 11

StepStep

1. [ ] 조인트 버튼 클릭.

2. 조인트 타입을 [Revolute]으로 선택.

3. 주 조인트의 [대상선택]을 클릭 후,

Piston2와 맞닿는 면 선택.

4. 모델트리에서 Piston 2만 체크 ON.

5. 종속 조인트의 [대상선택]을 클릭 후,

Connecting Rod2와 맞닿는 면 선택.

6. 조인트 좌표계를 체크 ON 후,

원점을 [2.38485,44,0] 으로 입력.

7. [파라미터] 클릭.

8. Revolute 축에서 X 선택.

9. [확인] 버튼 클릭.

10. 이름에 Rev_CR2-Piston2 입력.

11. [확인] 버튼 클릭.

동적/과도열 해석 >> MBD >> 조인트04작업순서

1

3

5

8

9

2

3

5

6

11

10

7

4

Stirling Wheel 12

StepStep

1. [ ] 조인트 버튼 클릭.

2. 조인트 타입을 [Translational]로 선택.

3. 주 조인트의 [대상선택]을 클릭 후,

Piston2의 아랫면을 선택.

4. [파라미터] 버튼 클릭.

5. Revolute 축에서 Z 선택.

6. [확인] 버튼 클릭.

7. 이름에 Trans_Piston2-Ground 입력.

8. [확인] 버튼 클릭.

동적/과도열 해석 >> MBD >> 조인트04작업순서

1

2

3

8

7

3

5

6

4

Stirling Wheel 13

StepStep

1. [ ] 함수 버튼 클릭.

2. [시간의존 함수] 선택.

3. 다음과 같이 함수 입력.

4. 이름에 회전시간 입력.

5. [확인] 버튼 클릭.

동적/과도열 해석 >> 물성/좌표계/함수 >> 함수 >> 시간의존 함수04작업순서

시간(sec) 값(rad)

1 0 0

2 1 6.28

2

3

1

4

5

Stirling Wheel 14

StepStep

1. [ ] 시간모션 버튼 클릭.

2. 모델트리의 연결에서 Rev_Shaft-

Ground만 체크 ON.

3. [대상선택] 클릭 후, 좌표계 선택.

4. Rx 체크 ON 후, 1 입력

5. 시간함수에서 [회전 시간] 선택.

6. 이름에 회전변위 입력

7. 동적하중세트에 회전변위 세트 입력.

8. [확인] 버튼 클릭.

동적/과도열 해석 >> MBD >> 시간모션04작업순서

1

3

3

4

5

6

7

8

2

Stirling Wheel 15

StepStep

1. [ ] 일반 버튼 클릭.

2. 해석종류에서

[외연적 비선형 동해석(MBS)]를 선택.

3. 서브케이스 설정에서

[외연적 비선형 동해석(MBS)(필수)]

선택 후, [ ] 서브케이스 제어 클릭.

4. 전체시간에 1 입력.

5. 출력개수에 20 입력.

6. [강체 구조] 체크 ON.

7. [확인] 버튼 클릭.

8. 이름에 Stirling Wheel 입력.

9. [확인] 버튼 클릭.

해석 >> 해석케이스 >> 일반04작업순서

1

4

5

9

8

6

2

3

3

7

Stirling Wheel 16

StepStep

1

1. [전체 변위] 더블클릭.

2. [ ]멀티-스텝 애니메이션녹화 클릭.

3. [레벨 5 (빠름)] 선택.

4. [ ] 재생 버튼 클릭.

해석 및 결과 작업 트리 >> 외연적 비선형 동해석(MBS) >> 전체변위04작업순서

Double Click

2 34