[A+] 항공기계공학개론 리커다인 활용

소개글

[A+] 항공기계공학개론 리커다인 활용에 대한 보고서 자료입니다.

목차

I. 서론

II. RecurDyn에 대한 소개

III. RecurDyn에서의 구현과정

IV. 해석결과
1) 동역학적 수식을 이용한 풀이
2) RecurDyn의 해석 결과
3) 오차율

V. 결론

VI. 참고문헌

본문내용

을 전체적으로 확인하고 싶은 경우에 장점이 있을 것이라 생각된다. 따라서 Beer의 《DYNAMICS: Vector Mechanics For Engineers 12TH》 교재의 문제를 발췌하여 RecurDyn에서 해석을 수행하였다.
Ⅱ. RecurDyn에 대한 소개
RecurDyn은 ㈜FunctionBay에서 개발한 동역학 해석 프로그램으로 다물체 동역학(MBD: Multi-Body Dynamics)에 특화 되어있다. 하나 이상의 강체가 기구학적인 구속 조건이나 접촉 조건 등으로 연결되어 있는 시스템에 힘이 작용할 때 거동을 예측할 수 있다. 강체를 이용하여 시간에 대한 해석을 수행하기 때문에 빠르게 원하는 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 강체 뿐만 아니라 유연체까지 함께 다루는 MFBD(Multi Flexible Body Dynamics) 기술을 통해 물체의 변형을 고려하여 이에 따른 진동이나 감쇠효과 등을 포함한 보다 정확한 결과를 얻을 수 있게끔 그 적용 범위가 확장되었다. 또한 빠르고 효율적인 솔버와 직관적인 인터페이스, 그리고 다양한 라이브러리를 제공한다.
MBD 기술을 활용하여 실제로 기계시스템을 제작하지 않아도 가상의 모델을 만들고, 이를 시뮬레이션 함으로써 제품의 설계 및 개발공정에 필요한 비용과 시간을 크게 절감할 수 있다. 실제로 하중 진동 계산이 자동차. 항공우주, 산업기기, 건설기기, 전기전자, 방위산업 분야 등 수많은 첨단 산업에서 RecurDyn을 사용하고 있다고 한다.
Ⅲ. RecurDyn에서의 구현과정
해석 문제
<주교재 p.406 5.64>
Q: 막대 AB는 10rad/s로 반시계방향으로 회전한다. 이때 막대 BD와 DE의 각속도를 구하여라.
B
RecurDyn에서 조건 설정
E
D
A
<막대BA가 반시계방향으로 회전>
<초기조건을 속도로 설정하고 10rad/s로 설정>
<구동영상 QR>
지지점 A와 E는 Ground와 고정되어 자유도를 모두 구속한다.
막대 BA는 반시계방향으로 오른쪽 끝점이 지지점A에 구속된 상태로 10rad/s로 등속회전 운동을 수행한다.
길이는 각각 BA=200mm, BD=200mm, DE≒285.044mm이다.
A, B, D ,E 점에 각각 회전이 가능하도록 Revolute결합 조건을 부여한다.
A점을 기준으로 막대 AB가 회전하므로 Revolute A점에만 Motion을 부여한다.
Ⅳ. 해석 결과
동역학적 수식을 이용한 풀이
결과값
,
RecurDyne의 해석 결과
결과값
,
오차율
Ⅴ. 결론
동역학 수업을 통해 이론적 지식만 습득을 해왔다. 종이 한 장 정도의 수식을 이용해 문제를 해결해야 하므로 시간이 많이 소모되었다. 또한 이론적으로만 학습을 수행하는 한계로 조금 복잡한 문제는 해결 방식이 떠오르지 않았다. 하지만 RecurDyn을 통해 CAE를 수행해보니 이론적 해석에서는 느낄 수 없었던 공학적 지식을 업무역량 강화에 필요한 밑바탕으로 활용할 수 있는 좋은 계기였다. 첫 번째, 이론적 해석에서는 어려움이 있었던 전체 시간에 대한 거동을 그래프화 하여 간편하게 볼 수 있었다. 따라서 예측하기 어려웠던 거동이나 원하는 시간에 대한 거동이 정확히 시뮬레이션을 통해 가시화되어 효율이 크게 향상되었다. 두 번째, 일상생활에서 호기심을 가진 물체를 RecurDyn을 통해 동역학적 해석이 가능할 것이다. 물체를 직접 탐구하고 이론적으로 해석하기에는 실제로 어려움이 존재할 것이다. 그러나 CAD소프트웨어를 통해 물체를 실제와 가깝게 형상화 한 후, RecurDyn에서 탐구하고자 하는 환경 조건만 부여한다면 어렵지 않게 동역학적인 해석이 가능할 것이다. 세 번째, 주교재 문제 풀이를 시도할 때, 풀이 방법을 알지 못해도 해석이 가능하다는 것이다. 문제의 물체를 RecurDyn에서 구현만 가능하다면 수 분내에 문제를 해결할 수 있었다.
RecurDyn은 직관적인 인터페이스를 가지고 있기 때문에 초보자도 튜토리얼을 몇 개 완수하면 사용할 수 있을 정도로 사용이 용이하게 만들어졌다. 또한, Part간 접촉 혹은 회전 결합을 수행하는 과정이 굉장히 단순하고 직관적인 것이 인상적이었다. 회전 Motion을 부여할 때 기본값이 rad/s단위로 설정된 것이 편리했다. 또한 이론적 해석 값과 RecurDyn의 결과값이 놀라울 정도의 적은 오차율을 나타낸다. 가장 큰 장점은 타 소프트웨어에 비해 해석 속도가 굉장히 빠르다는 것이다.
아쉬운 점은, 학생용 라이선스에서는 강체와 유체의 동시 해석이 불가능한 것이었다. 엔진에서 강체인 피스톤이 운동할 때 엔진오일의 유동 상태를 직접 구현해보고 싶었지만 정식 버전에서만 지원하는 기능이기에 아쉬움이 남는다. 또한 학생용 라이선스에서는 외부 STP, CATIA, Solidworks등 타사 CAD소프트웨어 모델링 파일을 Import할 수 있는 기능을 사용할 수 없어 큰 아쉬움으로 남았다. 학생용 버전에서는 간단한 형태의 모델링을 지원하기 때문에 적용할 수 있는 문제가 한정적이었지만, CAD소프트웨를 통해 모델을 Import할 수 있다면 적용 가능한 문제가 무궁무진할 것이다.
동역학과목이 학부 수강 과목 중에서 가장 어려웠다고 생각한다. 하지만 이번 여름계절학기에서 RecurDyn을 수행하면서 생각이 바뀌게 되었다. 이론적 지식만으로는 현업에서 적용하기는 어렵다고 생각한다. 따라서 이론적 지식을 어느정도 습득한 후에 RecurDyn같은 CAE를 통해 자신의 지식을 활용하는 방법을 터득해야 한다고 생각한다. 이론적인 풀이와 실제 현상과는 많은 차이가 있다고 생각한다.
동역학 수강을 희망하는 후배들에게 이론적 지식을 CAE에 녹여내는 방법을 추후 개설될 동역학 과목에서 터득하길 추천하고 싶다. 자신이 설계한 환경을 통제하고 실제 현상과 차이를 줄여 나가는 것이 기계공학도의 덕목이라고 생각하기 때문이다.
Ⅵ. 참고문헌
㈜펑션베이 홈페이지, “RecurDyn”, https://functionbay.com/ko, 2023. 07. 20
Beer, 「Dynamics: Vector Mechanics For Engineers 12TH」, 강연준, 맥그로힐에듀케이션코리아 유한회사, 2020, p.406

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리커디언,   항공기계공학개론,   항공기계공학