ANSYS의 자전거설계

소개글

ANSYS의 자전거설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.예제

2.자전거의 해석과정 및 설계요건 그리고 특정 설계인자에 대한 최적화

3.해석과정

4.해석결과

5.결론

6.최적화

7.참고문헌

본문내용

/FOC,ALL,-0.340000,,,1
/replot
PRNSOL,DOF
③Design Optimization
광속에는 아래에 보이는 바와 같이 적용된 1000N의 힘이 있다. 이 최적화 문제의 목적은 허용 응력 초과 없는 광속의 무게를 극소화하기 위한 것이다. 광속의 횡단면 광속의 무게를 극소화하기 위하여 차원을 찾아내는 것이 필요하다. 그러나, 광속의 폭 그리고 고도는 10mm보다 더 작을 수 없다. 광속에서 최대 긴장은 어디에서든지 200 MPa를 초과할 수 없다. 광속은 200 GPa의 신축성의 계수를 가진 강철로 만들 것이다.
명령어
log file
/prep7
/title, Design Optimization
*set,H,20
*set,W,20
K,1,0,0
K,2,1000,0
L,1,2
HPTCREATE,LINE,1,0,RATI,.75,
ET,1,BEAM3
R,1,W*H,(W*H**3)/12,H,,,,
MP,EX,1,200000
MP,PRXY,1,0.3
ESIZE,100
LMESH,ALL
FINISH
/SOLU
ANTYPE,0
DK,1,UX,0
DK,1,UY,0
DK,2,UY,0
FK,3,FY,-2000
SOLVE
FINISH
/POST1
ETABLE,EVolume,VOLU,
SSUM
*GET,Volume,SSUM,,ITEM,EVOLUME
ETABLE,SMAX_I,NMISC,1
ESORT,ETAB,SMAX_I,0,1,,
*GET,SMAXI,SORT,,MAX
ETABLE,SMAX_J,NMISC,3
ESORT,ETAB,SMAX_J,0,1,,
*GET,SMAXJ,SORT,,MAX
*SET,SMAX,SMAXI>SMAXJ
LGWRITE,optimize,txt,C:\TEMP
/OPT
OPANL,'optimize','txt','C:\Temp\'
OPVAR,H,DV,10,50,0.001
OPVAR,W,DV,10,50,0.001
OPVAR,SMAX,SV,195,200,0.001
OPVAR,VOLUME,OBJ,,,200
OPTYPE,FIRS
OPFRST,30,100,0.2,
OPEXE
PLVAROPT,H,W
/AXLAB,X,Number of Iterations
/AXLAB,Y,Width and Height (mm)
/REPLOT
2.자전거의 해석 및 설계요건 그리고 특정 설계인자에 대한 최적화
도입
이번과제에서는 미니벨로 버디에 대하여 CATIA 로 모델링을 하였으며, 모델링한 결과를 ANSYS를 이용하여 해석을 수행하며 해석 값을 구하고 여러 가지 물성치를 변화하여 각각의 결과 값을 비교해 최적의 조건을 설립및 결론을 도출하는 것을 목적으로 한다.
미니벨로 버디란?
이번에 사용하게 된 미니벨로 버디로서 R&M BIRDY라고하며, 독일에서 설계되었고 대만에서 제조되고 있습니다. 세로로 3번에 걸쳐 접히는 것을 특징으로 하고 있습니다.
미니멜로 버디의 재질
메인프레임
6061 T6 ALUMINIUM
(T는 Tempering의 약자로 열처리를 한것이며 밀도는2700Kg/m3, 항복강도는241MPa 이고 6000번때의 재질은 충격흡수가 좋다.)
<미니멜로 버디>
3.해석과정
저희 E조는 미니벨로 버디에 대하여 해석을 수행해 보았습니다. 먼저 자전거는 저희 조원중 한명이 소유하고 있는 자전거가 있었기 때문에 자전거를 알아보는 과정에서는 크게 어려운 문제는 없었습니다. 미리 선정해놓은 자전거의 치수를 직접 재었으며 자전거의 물성치는 자전거홈페이지를 참조하여 알아낼 수 있었습니다.
아래의 그림은 CATIA로 모델링한 그림입니다.

CATIA로 모델링을 한후에 WORKBENCH를 이용하여 IMPORT를 시도한후에 자전거의 안장부분에 하중을 주어서 응력값을 구했습니다.
아래의 그림은 WORKBENCH에서의 MODELING부분입니다.

4.해석결과
위의 모델링을 WORKBENCH에서 해석한 결과 다음과같은 결과를 얻을수 있었다.
모델링 과정에서 FRAME의 두께는 0.5Cm를 적용하였으며, 하중은 70Kg의 사람이 타고있다는것을 가정하고 중력을 약10m/s로고려하여 700N을 주었다.
최대 등가응력: 최소 등가응력: 최대 변형률 최소 변형률:0
5.결론
처음엔 CATIA로 모델링한것을 ANSYS로 IMPORT하려는 시도에서 원인모를 이유로 IMPORT를 할수 없었습니다. 주위에 아는사람에게 물어보기도하고 인터넷에 ANSYS CAFE에 물어보기도 하면서 원인을 알아내기 위한 과정중 ANSYS에서 최적화과정을 구할수 없었다는 정보를 얻었기 때문에 저희조가 직접 알아본결과로는 WORKBENCH를 이용하면 하중을 구할수있다는것을 알게되었고 저희조는 WORKBENCH를 이용하여 해석을 시도하였으며 적절한 하중을 구하였습니다. 여기서 저희조는 실제조건과 동일한 조건을 주기위하여 자전거 안장의 하중을 70N으로 주었고 자전거FRAME의 두께를 0.5Cm로 주었습니다. 자전거에는 타이어와 충격을 흡수하는 스프링등 FRAME부분외에도 여러 가지 요소가 있었으며 처음에는 이러한 요소에 모두 하중을 받을때의 조건으로 해석값을 구하려고 했으나 하중의 해석과정중 스프링등과같은 나머지 요소에의해 해석이 되지않았기 때문에 이러한 요소들을 제거하여 단순화 시키는등 세밀한 부분까지 고려하는과정을 수행하지못했다는점에 많이 아쉬웠고 이런 과제를 통해서 ANSYS의 실력이 많이 미흡하다는점을 알게되었습니다.
6.최적화
저희조는 MODELING을 ANSYS로 IMPORT하는것을 실패하였으며 최적화에대해서는 ANSYS에서 직접 MODELING하여 최적화를 시켜보았다.

결과값의 출력
최적화에대한 결과

7.참고문헌
http://jitensya.co.jp/group/shops/data/bd1caoreo-mblu.html
http://blog.naver.com/hiboat?Redirect=Log&logNo=110025276755 (물성치표)
http://www.matweb.com

키워드

ANSYS,   자전거설계,   자전거응력해석