RFlexGen Crankshaft Tutorial (RFlexGen)

Transcription

1 RFlexGen Crankshaft Tutorial (RFlexGen)

2 Copyright 2019 FunctionBay, Inc. All rights reserved. User and training documentation from FunctionBay, Inc. is subjected to the copyright laws of the Republic of Korea and other countries and is provided under a license agreement that restricts copying, disclosure, and use of such documentation. FunctionBay, Inc. hereby grants to the licensed user the right to make copies in printed form of this documentation if provided on software media, but only for internal/personal use and in accordance with the license agreement under which the applicable software is licensed. Any copy made shall include the FunctionBay, Inc. copyright notice and any other proprietary notice provided by FunctionBay, Inc. This documentation may not be disclosed, transferred, modified, or reduced to any form, including electronic media, or transmitted or made publicly available by any means without the prior written consent of FunctionBay, Inc. and no authorization is granted to make copies for such purpose. Information described herein is furnished for general information only, is subjected to change without notice, and should not be construed as a warranty or commitment by FunctionBay, Inc. FunctionBay, Inc. assumes no responsibility or liability for any errors or inaccuracies that may appear in this document. The software described in this document is provided under written license agreement, contains valuable trade secrets and proprietary information, and is protected by the copyright laws of the Republic of Korea and other countries. UNAUTHORIZED USE OF SOFTWARE OR ITS DOCUMENTATION CAN RESULT IN CIVIL DAMAGES AND CRIMINAL PROSECUTION. Registered Trademarks of FunctionBay, Inc. or Subsidiary RecurDyn is a registered trademark of FunctionBay, Inc. RecurDyn/Professional, RecurDyn/ProcessNet, RecurDyn/Acoustics, RecurDyn/AutoDesign, RecurDyn/Bearing, RecurDyn/Belt, RecurDyn/Chain, RecurDyn/CoLink, RecurDyn/Control, RecurDyn/Crank, RecurDyn/Durability, RecurDyn/EHD, RecurDyn/Engine, RecurDyn/eTemplate, RecurDyn/FFlex, RecurDyn/Gear, RecurDyn/DriveTrain, RecurDyn/HAT, RecurDyn/Linear, RecurDyn/Mesher, RecurDyn/MTT2D, RecurDyn/MTT3D, RecurDyn/Particleworks I/F, RecurDyn/Piston, RecurDyn/R2R2D, RecurDyn/RFlex, RecurDyn/RFlexGen, RecurDyn/SPI, RecurDyn/Spring, RecurDyn/TimingChain, RecurDyn/Tire, RecurDyn/Track_HM, RecurDyn/Track_LM, RecurDyn/TSG, RecurDyn/Valve are trademarks of FunctionBay, Inc. Edition Note This document describes the release information of RecurDyn V9R3.

3 목차 개요... 1 목적... 1 필요요건... 2 과정... 2 예상소요시간... 2 초기모델불러오기... 3 목적... 3 예상소요시간... 3 RecurDyn 모델불러오기... 4 초기 4 기통엔진모델시뮬레이션실행... 5 FFlex body 생성하기... 6 목적... 6 예상소요시간... 6 Crankshaft Mesh 생성하기... 7 FFlex Body 가포함된 Dynamic 해석및결과확인 RFlexGen 기능을사용한 RFlex Body 생성하기 목적 예상소요시간 RFlexGen 수행하기 RFlex Body 생성하기 RFlex Body 가포함된 Dynamic 해석및결과확인 RFlexGen 다시수행하기 RFlex Body 교체하기 RFlex Body 가포함된 Dynamic 해석및결과확인 결과분석및검토 목적 예상소요시간 Dynamic Analysis 결과분석하기... 34

4 Chapter 1 개요 RecurDyn 은 Body 의 Flexibility 를고려하기위해서다물체동역학모델을구성함에있어 FFlex Body 또는 RFlex Body 를포함시킬수있도록지원하고있습니다. RecurDyn 에서 FFlex Body 를사용하기위해서는변환하고자하는 Rigid Body 에대해서 FFlex/Mesher 를통해 RecurDyn 인내부에서자체적으로쉽게 Mesh 를생성함으로써 FFlex Body 로의변환을쉽게이룰수있었습니다. 하지만 RecurDyn V8R2 버전까지 RFlex Body 를사용하기위해서는 RecurDyn 이아닌 FE Software 에서제공하는 Eigen Solver 를사용하여 RFlex Body 생성을위한결과파일을생성한후, RecurDyn 에서추가적인다른작업을통해야지만 RFlex Body 를생성할수있었습니다. 이와같이, RFlex Body 에대한결과를 RecurDyn 내부에서자체적으로결과를얻을수없었기때문에, V8R3 버전부터 RecurDyn 내부 Eigen Solver 를사용하여자체적으로 RFlex Body 를생성할수있는결과파일즉, RFI(Reduced Flexible Body Interface) file 을생성할수있는기능을추가하였습니다. 그러므로본튜토리얼에서는새로운기능인 RFlexGen 를사용하여어떻게다물체동역학모델에서 RFlex Body 를사용할수있고, 이에따른장점은무엇인지설명하고자합니다. 본교재에서사용된모델은단순화된 4 기통직렬형내연기관모델로서, 4 개의피스톤에서발생한연소폭발과정을모사하고있습니다. 이때, 크랭크축 (Crankshaft) Body 를 FFlex/RFlex Body 로대체하였을때나타나는동적특성을바탕으로앞서설명한교재의목적을달성하고자합니다. 목적 본교재에서다루고자하는내용은다음과같습니다. RecurDyn Mesher 를통한 FFlex body 생성방법 RecurDyn/FFlex 를통한유연체동특성파악 RecurDyn/RFlexGen 를통한 FFlex body 로부터 RFI file 생성방법 RecurDyn/RFlex 를통한 RFlex body 교체방법및동특성파악 RecurDyn/RFlexGen 를통한 RFlex body 로부터 RFI file 생성방법 FFlex/RFlex body 를사용한동특성비교 RFlexGen 기능을이용함에따른장점 1

5 필요요건 본교재는 RecurDyn 에서제공되고있는 Basic Tutorial 및 FFlex 와 RFlex Tutorial 을숙지한사용자를위한것입니다. 따라서본교재를사용하기위해서는앞서언급된교재를선행해야본교재의이해를높일수있습니다. 또한 Dynamics 및 Finite Element Method 에대한이해를필요로합니다. 과정 본교재는다음과같은순서로구성되어있으며, 수행예상시간은다음과같습니다. 과정 시간 ( 분 ) Rdyn모델을불러오기 10 Mesher를사용한 FFlex body 만들기 15 FFlex body를통한동특성결과확인하기 10 RFlexGen 기능을사용하여 RFI File 생성하기 10 RFlex body로교체하기 5 RFlex body를통한동특성결과확인하기 5 RFlexGen 기능을사용하여다시 RFI File 생성하기 RFlex body를통한동특성결과확인하기결과비교를통한고찰 총합 70 예상소요시간 본교재를수행하는시간은약 70 분정도소요될예정입니다. 2

6 Chapter 2 초기모델불러오기 목적 초기모델을열어시뮬레이션을실행하고, 4 기통엔진모델동작을관찰해봅시다. 10 분 예상소요시간 3

7 RecurDyn 모델불러오기 RecurDyn 실행및초기모델불러오기 : 1. 바탕화면에서 RecurDyn 아이콘을더블클릭하면, RecurDyn 이실행되면서 Start RecurDyn 다이얼로그박스가나타납니다. 2. Start RecurDyn 다이얼로그박스가나타나면닫아줍니다. 3. File 메뉴에서 Open 을클릭합니다. 4. RFlexGen 튜토리얼경로에서 RD_RFlexGen_4Cyl_Engine_Start.rdyn 을선택합니다. ( 파일경로 : <Install Dir> \Help \Tutorial \Flexible \RFlexGen). 5. Open 을클릭합니다. 아래의그림처럼모델이보여집니다. 모델의구성은다음과같습니다. 위의그림은 4 기통직렬형엔진모델을나타내고있으며, 실린더블록 (Cylinder Block), 피스톤 (Piston), 커넥팅로드 (Connecting Rod), 크랭크축 (Crankshaft) 등으로크게구성되어있습니다. 실제내연기관에서발생하는가스폭발력은 4 개의 Piston 이 Cylinder Block 안에서수직방향으로구동하게만들고, 이는 Connecting Rod 를통해 Crankshaft 를회전시킵니다. 따라서, 이와같은과정을 RecurDyn 에서모사하기위해 4 개의 Piston 에서발생되는가스폭발력을시간에대한 Force Profile 로변환하여직접 Piston Body 에가진힘으로부여합니다. 모델저장하기 : 1. File 메뉴에서, Save As 를클릭합니다. 4

8 ( 튜토리얼경로에서는직접시뮬레이션실행이불가하므로다른경로에본모델을다시저장해야합니다. ) 초기 4 기통엔진모델시뮬레이션실행 불러들인모델의동작이실행되는것을이해하기위해서모델에대한초기시뮬레이션을실행합니다. 초기시뮬레이션실행하기 : 1. Analysis 탭의 Simulation Type 그룹에서, Dyn/Kin 를선택합니다. Dynamic/Kinematic Analysis 대화상자가나타납니다. 2. 설정된상태를확인한뒤, Simulation 버튼을클릭합니다. 결과보기 : Analysis 탭의 Animation Control 그룹에서 Play 버튼을눌러아래그림과같이 4 기통엔진이작동하는것을확인합니다. 이때, 모델링작동에대해서보다자세히살펴보면, 4 개의 Piston 에서일어나는가스폭발은 Piston_1 Piston_3 Piston_4 Piston_2 순으로발생합니다. 이는 Animation 상에서 Force Display 를나타내는화살표의크기로확인할수있습니다. 각각의 Piston 에서는일반적인 4 행정, 흡입 압축 폭발 배기과정이일어나지만, 본튜토리얼에서사용된동역학모델에있어서는폭발에의해발생되는가스폭발력만이의미를가지므로, 폭발력을시간에대한 Force Profile 로생성하여각각의 Piston 에순차적으로힘을부여할수있도록모델링되었습니다. 5

9 Chapter 3 FFlex body 생성하기 MFBD(Multi-Flexible Body Dynamics) 해석을위해서 4 기통엔진모델에서크랭크축을유연체즉, FFlex Body 로변경해야합니다. 여기서는앞서불러들인모델에구성되어있는모델링요소즉, Joint, Force 등은그대로유지한채, 특정 Rigid Body 만 Flexible body 로교체함으로써모델링의효율성을배가시키도록하였습니다. 목적 본장에서는 RecurDyn FFlex(Full Flex) 에서제공하는 Mesher 를사용하여기존의 Rigid Body 를 Flexible body 로변경하는방법을배우게됩니다. 15 분 예상소요시간 6

10 Crankshaft Mesh 생성하기 1. Assembly 모드에서 Crankshaft Body 를선택한뒤, 아래그림과같이마우스오른쪽버튼 Pop-up Menu 에서 Mesh 를선택합니다. 아래그림처럼 Mesh 모드로진입하여 Crankshaft Body 만이보여집니다. 2. Mesh 모드로진입한뒤, 오른쪽그림과 같이, Mesher 탭의 Mesher 그룹에있는 Assist Modeling Icon 을선택합니다. 그러면 Assist Modeling Dialog 가나타납니다. 3. Preserve Constraint 버튼을체크합니다. Preserve Constraint 버튼이기본적으로체크되며현재 Body 와연결되어있는 Joint 에대한내용이오른쪽그림과같이표시됩니다. Tip: Target Body 를선택한후, Assist Modeling dialog 에서 Geometries 가자동으로설정됩니다. 그러나, 본 tutorial 에서는정확한결과들을도출하기위해각각의 Constraints 의 Geometries Information 을 delete 하는것과아래 step 들을수행하는것을권장합니다. 4. 위의 Dialog 에서 FDR 과 Sel. 에표기된체크박스를모두체크하도록합니다. 7

11 FDR Check Box 는 Mesh 이후, FDR(Force Distributed Rigid Element) 의생성유무를선택하는것이고, Sel. Check Box 는기존에생성된 Joint 혹은 Force 를그대로유지할지를선택하는것입니다. 본교재에서는본기능들이모두필요하므로, 모든체크박스를체크하도록합니다. 5. Dialog 에서 Add 열의 Gr 버튼을클릭한후 Slave Nodes 가생성될영역을마우스로 Geometry 를선택함으로미리지정합니다. 먼저, RevJoint2 에대한 Slave Nodes 가생성될영역은 Master Node 주위의 Edge 들이될것이므로, 아래그림과같이, 총 4 개의 Edge 를선택한뒤, 마우스오른쪽버튼을눌러 Finish Operation 을선택합니다. (Tip: Gr 버튼을클릭하면, Master Node 가생성될 Marker 가화면상에표시되므로, 이를참고하면 Slave Nodes 로지정될영역을쉽게찾을수있습니다.) Tip: Edge 를선택하였을때, 위의그림과같이선택된 Edge 에 ToolTip 이정확한위치에생성되게하기 위해서는 ToolBar 에서제공하고있는 Snap to Grid 버튼을눌러비활성화해야합니다. 8

12 6. 앞선단계에서제시한방법대로 RevJoint3, RevJoint4, RevJoint5 에대해서도 Slave Nodes 가생성될 4 개의 Edge 를선택합니다. 그러나, 나머지 RevJoint10 과 Rev_Crankshaft 에대해서는아래의그림과같이, 각각 2 개의 Surface 를선택하도록합니다. (Tip: 형상이복잡하여선택하기어려운경우에는선택할 Edge 의위치에서마우스오른쪽클릭으로 Select List 기능을사용하여선택합니다.) 7. 오른쪽그림과같이, 각각의 Geometry 항목에서 Edge 정보가선택됨을확인한후, OK 버튼을 누릅니다. 8. Mesher 탭의 Mesh 그룹에서 Advanced 를 선택합니다 그러면아래와같은 Dialog 가나타납니다 9

13 9. Advanced Mesh Dialog 에서다음과같이변경합니다. Mesh Type 을그림과같이, Solid4(Tetra4) 로선택합니다. Mesh Option 에서 Avg. Element Size 를 4 로, Min Element Size 를 2 로설정합니다. 4 sided More Type 에포함된 Face 들을 4 Side Type 으로변경하기위해서 3rd Edge 오른쪽에위치한체크버튼을체크하여전체 Face 를선택합니다. Include Assist Modeling 체크버튼을체크합니다. (Tip: 반드시이를선택해야만, 앞서 Assist Modeling 에서정의한조건에따라 FDR 이자동생성됩니다.) Mesh 을클릭합니다. Meshing 이끝난후, Close 를클릭합니다. Crankshaft Body 의 Mesh 모델이아래와같이생성됩니다. Assist Modeling 기능을적용하여자동으로생성된 FDR 정보를확인하기위해서는먼저, View Mode 를 Wireframe 으로변경하고, Database 에서 Property Components 에포함된 PFDR_1 을마우스로선택하면아래그림과같이, Crankshaft 에생성된모든 FDR 를쉽게확인할수있습니다. 10

14 Tip: RecurDyn Mesh 모드에서는두개의 Auto-Mesher 가존재합니다. Mesh 와 Advanced Mesh 로구분되는데, Mesh 는 Geometry 를 Mesh 를생성하기전에 GUI 에서한번 Tessellation 과정을거치고나서 Mesh 작업을수행하고, Advanced Mesh 는 Tessellation 과정을거치지않고바로 Mesh 를생성합니다. 따라서, CAD Geometry 의왜곡을최소화하고자한다면 Advanced Mesh 를사용하도록합니다. 하지만 Mesh 실패율이높을수있음을유념해야합니다. 추가적인정보로, Advanced Mesh 를사용할때, 보다 Mesh Quality 를향상시키기위해서는튜토리얼에서제시한방법처럼 GUI 에서자동으로지정하여준 4-Side More Type 의 FACE 를 4-Side Type 으로변경하는옵션을사용할것을추천합니다. 11

15 10. Crankshaft Flexible Body 의특정노드에대한 Stress 결과를 Plot 에서확인하기위해서, Mesher 탭의 FFlex Edit 그룹에서 Output Icon 을선택합니다. 아래와같은 Dialog 에서 다음과같은절차를수행합니다. Add/Remove 버튼을누릅니다. Command Input Toolbar 의 Input Window 에노드번호 438 을직접입력하고, Keyboard 의 Enter 키를누릅니다. Working 창에서마우스를우클릭후, Pop-up Menu 에서 Finish Operation 을선택합니다. Output Dialog 의 OK 버튼을선택하면, Database 창에 Output1 이생성됩니다. 11. 다음의방법을이용하여상위모드로되돌아옵니다. Working 창에서마우스오른쪽버튼을눌러 Pop-up menu 에서 Exit 를선택합니다. 또는 Mesher 탭의 Mesher 그룹에서 Exit Icon 를선택합니다. 아래의그림과같이, 기존의 Crankshaft Rigid Body 가사라지고, Crankshaft Flexible body(crankshaft_fe) 로교체되어있음을확인할수있습니다. 또한기존에생성되어있던 Joint, Force 가그대로유지되어있음을 GUI 상에서확인할수있습니다. 이때아이콘확인을위해 Toolbar 에서 Icon Control 을실행하여모두 ON 시키도록합니다. (All Icons 클릭 ) 12

16 FFlex Body 가포함된 Dynamic 해석및결과확인 FFlex Body 가포함된 Dynamic 해석하기 : 1. RD_RFlexGen_4Cyl_Engine_FFlex.rdyn 으로모델을저장합니다. 2. Crankshaft_FE 를선택한뒤, 마우스오른쪽버튼을눌러 Properties 를선택합니다. Properties of Crankshaft_FE Dialog 가나타납니다. 3. Properties of Crankshaft_FE Dialog 에서 Body 탭을선택한뒤, Initial Velocity 버튼을누릅니다. 4. Body Initial Velocity Dialog 에서다음과같이작업합니다. Rotational Velocity 에서 X 를체크하고, PV 버튼을누릅니다. Initial_Velocity 를선택합니다. Reference Marker 영역의 M 버튼을누릅니다. Database 창에서 Ground.Inertia Marker 를마우스로 Navigation Target 창으로 Drag&Drop 을한후, Close 를눌러 Dialog 를닫습니다. 13

17 전체과정은아래그림과같습니다. 5. Properties of Crankshaft FE Dialog 에서 Connecting Parameters 탭을선택한뒤, 아래의 그림과같이, Use Force Connector 의체크버튼을해제합니다. 그리고나서 OK 버튼을눌러 Dialog 를닫습니다. 14

18 Tip: 일반적으로 Flexible body 에 Joint 및 Force 가연결되게되면, RecurDyn Solver 내부에서는계산의효율성을위해서 Joint 혹은 Force 관련 Marker 가생성되는지점에 Dummy Body 개념을적용하고있습니다. 즉, Dummy Body 와 Flexible Body 를임의의강성이높은 Force 요소로연결되도록설정되어있습니다. 하지만, 본교재에서는 Rigid Body 인 Connecting Rod 와 Flexible Body 인 Crankshaft 가 Joint 로연결된지점에서 Dummy Body 와연결된 Force 의영향을최소화하기위해서 Force 요소를사용하지않고완전구속하도록합니다. 참고적으로, FDR 요소도 Force 와 Constraint 요소로구분할수있는데, 본교재에서는 Force 요소를배제시키도록합니다. 이와같은설정은 Flexible Body 의거동을보다사실적으로나타낼수있는장점이있으나, 해석시간이더소요되는단점이있을수있습니다. 6. Analysis 탭의 Simulation Type 그룹에서 Dyn/Kin Icon 을선택하여열린 Dialog 에서다른설정변경없이 Simulation 버튼을눌러해석을수행합니다. PC 의사양에따라해석시간은다를수있겠지만, 약 1 시간 40 분의시뮬레이션시간이소요됩니다. 완료후, Animation 을확인하면, Crankshaft 가 Rigid Body 일때와크게다르지않는결과를보여줍니다. ( 만약, 본교재의목적인 RFlexGen 기능만을익히고자하는사용자라면, 본과정은생략하고 Chapter 4 로넘어가도무방합니다.) 15

19 7. Flexible 탭의 FFlex 그룹에서 Contour Icon 을선택합니다. 아래와같이, Contour Dialog 가나타나면아래의절차를따릅니다. Min/Max Option 의 Calculation 버튼을누릅니다. Min/Max Option 의 Type 을 User Defined 으로변경합니다. Max 값에 20 을입력합니다. OK 버튼을눌러 Dialog 를닫습니다. 8. Animation Play 버튼을누릅니다. 오른쪽그림과같은결과를확인할수 있습니다. 16

20 Chapter 4 RFlexGen 기능을사용한 RFlex Body 생성하기 목적 본장에서는 Mesher 를통해생성된 FFlex body 를 RFlexGen 기능을사용하여 RFlex Body 로변환하는과정을배우게됩니다. 40 분 예상소요시간 17

21 RFlexGen 수행하기 RFlexGen 실행하기 : 1. Flexible 탭의 Flex Interface 그룹에서 RFlexGen Icon 을클릭하면아래와같이, RFlexGen Dialog 가나타납니다. 본교재에서사용되는 FFlex Body 는 Crankshaft_FE 한개이므로, 위의그림과같이, FFlex Body, Reference Frame 에대한정보가자동으로지정되어있는것을확인할수있습니다. 2. Interface Nodes 항목에있는 Full-down Menu 에서 Select Multi FDR 을선택한뒤, N 을눌러해당바디가포함되도록 Working Window 상에서 FDR element 들을선택합니다. 18

22 3. 마우스우측메뉴에서 Finish Operation 을선택합니다. 그러면선택된 FDR element 의 Master Node 들이 Interface Node 가됩니다. 4. RFlexGen Dialog 에입력해야할여러설정값들은다음과같이지정하도록합니다. Case Control Settings 의 No. of Normal Modes 의값은 20 으로지정합니다. Units 에대해서는 Default 설정을그대로유지하도록한다. 이때 FFlex Body 가 RecurDyn/Mesher 를사용한경우라면 Unit 을변경할필요가없습니다. 생성될 RFI file 이생성될폴더위치및생성이름지정은 버튼을눌러사용자가원하는곳으로지정하도록합니다. 이때, 파일명까지포함되어야합니다. 설정이완료된상태는오른쪽그림과같습니다 19

23 5. 설정이완료되었다면, Execute 버튼을클릭합니다. 그러면아래그림과같이 Eigen Solver 를 사용하여 CMS(Component Mode Synthesis) Analysis 가수행되는과정을확인할수 있습니다. Tip: History(*.log) 버튼을클릭하면 CMS Analysis 수행과정을시간별로어떤해석과정을수행하였는지포괄적으로정보를제공하고있습니다. 따라서만약, 해석에문제가있었다면 Log File 을열어확인해보실것을추천합니다. Results (*.dof) 버튼을클릭하면해석이완료된뒤, 계산된 Eigen Value 값을각모드별로확인할수있습니다. 6. 해석이완료되면 Close 버튼을눌러 RFlexGen 수행을종료합니다. 20

24 RFlex Body 생성하기 RFlex Body 생성하기 : 1. Flexible 탭의 RFlex 그룹에서 Import RFI Icon 을선택합니다. 2. 모델링옵션에서 Body 로변경합니다. 3. Window 창에서아래그림과같이, Crankshaft_FE 를마우스로선택합니다. RFlex Body Import Dialog 가나타납니다. 4. RFlex Body Import Dialog 에서다음과같이작업합니다. RFI File Name 영역의 버튼을클릭합니다 : RFlexGen 수행하기에서생성한 RFI File 을선택합니다. Reference 영역에서 버튼을클릭한뒤, Crankshaft_FE 를선택합니다. (Reference 영역에표기된이름이 Crankshaft_FE 로변경되었는지확인합니다.) Tip: Reference 에서 FFlex Body 혹은 RFlex Body 의이름을그대로설정하면, Flexible Body 의 Body Reference Frame 이자동으로설정하게됩니다. 따라서위에서수행한과정은 Crankshaft FFlex Body 의 Body Reference Frame 을 Body 의 CM(Center Marker) 이아닌 Flex body 에서실제로사용되는 Reference Frame 을설정하는것입니다. 5. 오른쪽그림과같이, 최종적으로선택된상황이 올바르게선택되었는지확인한후, OK 버튼을 클릭합니다. 21

25 6. Toolbar 에서 Icon Control 버튼을눌러, All Icons 을모두체크한뒤, 결과를확인하면, 기존 Crankshaft 에적용된모든 Joint 들이 RFlex Body 에도그대로적용됨을확인할수있습니다. 확인이완료되었으면, 다시체크를해제하도록합니다. 7. 변경된 RFlex Body 를마우스로클릭한후, 오른쪽 Pop-up Menu 를이용하여 Property Dialog 를띄웁니다. 오른쪽그림과같이, 7 번째모드를마우스로클릭합니다. 다이얼로그중간에위치한 Play 버튼을눌러선택된모드의움직임을관찰합니다. 아래그림과같이모드의움직임을 Animation 으로확인할수있습니다. 나머지관심이있는모드에대해서도위의방법으로확인이가능합니다. 22

26 RFlex Body 가포함된 Dynamic 해석및결과확인 RFlex Body 가포함된 Dynamic 해석하기 : 1. RD_RFlexGen_4Cyl_Engine_RFlex.rdyn 으로모델을저장합니다. 2. Crankshaft_FE 를선택한뒤, 마우스오른쪽버튼을눌러 Properties 를선택합니다. Properties of Crankshaft_FE Dialog 가나타납니다. 3. Properties of Crankshaft_FE Dialog 에서 Body 탭을선택한뒤, Initial Velocity 버튼을클릭합니다. 4. Body Initial Velocity Dialog 에서다음과같이작업합니다. Rotational Velocity 에서 X 를체크하고, PV 버튼을클릭합니다. Initial_Velocity 를선택합니다. Reference Marker 영역의 M 버튼을클릭합니다. Database 창에서 Ground.Inertia Marker 를마우스로 Navigation Target 창으로 Drag&Drop 을한후, Close 를눌러 Dialog 를닫습니다. 전체과정은아래그림과같습니다. 23

27 5. Crankshaft_FE 을마우스로더블클릭하여, RFlex Edit mode 로진입한다. 6. Crankshaft_FE 의특정노드에대한 Stress 결과를 Plot 에서확인하기위해서, RFlex Edit 탭의 RFlex Edit 그룹에서 Output Icon 을선택합니다. 아래와같은 Dialog 에서다음과같은절차를수행합니다. Add/Remove 버튼을클릭합니다. Command Input Toolbar 의 Input Window 에노드번호 438 을직접입력하고, Keyboard 의 Enter 키를클릭합니다. Working 창에서마우스를우클릭후, Pop-up Menu 에서 Finish Operation 을선택합니다. Output Dialog 의 OK 버튼을선택하면, Database 에 Output1 이생성됩니다. 7. 다음의방법을이용하여상위모드로되돌아옵니다. Working 창에서마우스오른쪽버튼을눌러 Pop-up Menu 에서 Exit 를선택합니다. 8. Analysis 탭의 Simulation Type 그룹에서 Dyn/Kin Icon 을선택하여열린 Dialog 에서다른설정변경없이 Simulation 버튼을눌러해석을수행합니다. 약 10 초간의해석수행이완료되면, Animation 상에서이전 Crankshaft Body 가존재했을때와유사한결과를확인할수있습니다. 이처럼 FFlex body 를이용한해석과 RFlex Body 를이용한해석의해석시간이크게차이가나기때문에목적에맞는해석수행을하면보다효율적인 시뮬레이션이가능합니다. 24

28 RFlex Body 의 Stress 분포 확인하기 : 1. Contour Icon 아래에 위치한 Output Regenerator Icon 버튼을선택합니다. 오른쪽그림과같이 Output File Regenerator Dialog 가 나타납니다. 2. Dialog 우측하단의 Output File Setting 버튼을클릭하면아래그림과같이 Output File Setting Dialog 가나타납니다. 3. Stress 영역의 Select All 버튼을클릭합니다. 4. Close 버튼을클릭합니다. 25

29 Tip: Output File 생성시, File Size 를줄이기위해서기본적으로 Von-Mises, Sx, Sy, Sz 성분만결과를생성하도록되어있지만, 다른 Stress Component 에대한결과를 Contour 에서확인하고자할때에는모든성분을체크해주어야합니다. 5. Output File Regenerator Dialog 에서 Generate 버튼을클릭합니다. Progress Bar 가표시되며진행이완료되고나면, Information 영역에표시된 Stress 정보가 Empty 에서 Full 로변경됩니다. (Tip: 기본설정으로 Output File 을생성하였다면, Stress 정보는 Full 이아닌 Partial 로표기될것입니다. 왜냐하면 Stress Component 11 가지결과중, Von-Mises, Sx, Sy, Sz 만생성되기때문입니다.) 6. Flexible 탭의 RFlex 그룹에서 Contour 를클릭하면아래그림과같이, Contour Dialog 가나타납니다. 26

30 7. Contour Dialog 에서다음과같이변경합니다. Min/Max Option 의 Calculation 버튼을클릭합니다. Min/Max Option 의 Type 을 User Defined 으로변경합니다. Max 값에 20 을입력합니다. OK 버튼을눌러 Dialog 를닫습니다. 8. Animation Play 버튼을클릭합니다. 아래그림과같은결과를확인할수있습니다. 27

31 9. Analysis 탭의 Simulation Type 그룹에서 Dyn/Kin Icon 을선택하여열린 Dialog 에서오른쪽그림과같이설정합니다. Output File Name 옵션을선택한뒤, 이름을 RFlexGen_20modes 로기입합니다. 해석이진행되는동안해석결과를 Animation 으로확인하기위해서, Display Animation 옵션을체크하도록합니다. Tip: 이전단계에서 Analysis 를수행하였으므로, Simulation 결과를확인하기위해서또다시해석을수행할필요는없습니다. 하지만, 다음단계에서 RFlex Body 의특정 Output Node 에대해서 Stress 결과를 Plot 으로확인하기위해서는또다시 Analysis 를수행해야만합니다. 왜냐하면, RFlex Body 에서 Stress Shape 이없는상태에서 Analysis 를수행하게되면 Plot 결과를보여주는 *.rplt file 에 Stress 결과가포함되지않기때문입니다. 따라서, 사용자가 RFlex Body 의 Output Node 를지정하여 Stress 혹은 Strain 관련결과를 Plot 에서확인하기위해서는, 해석을수행하기전에 RFlex body 에먼저 Stress 혹은 Strain Mode 를포함시켜야합니다. 28

32 RFlexGen 다시수행하기 RFlexGen 실행하기 : 앞절에서 RFlex Body 를포함한해석결과를바탕으로 RFlex Body 의 Mode 수를증가시켜다시해석을수행하여결과를확인하고싶다면, RFlexGen 기능을사용하여다음과같은절차에따라원하는바를이룰수있습니다 1. Flexible 탭의 Flex Interface 그룹에속한 RFlexGen Icon 을클릭하면아래와같이, RFlexGen Dialog 나타납니다. 이때, 앞절에서처음 RFlexGen Dialog 을실행했을때와는달리, Flexible Body, Reference Frame 에대한정보가현재생성된 RFlex Body 에관한것으로지정되어있음을확인할수있습니다. 2. Interface Nodes 옵션의 Full-down Menu 에서 Select Multi FDR 을선택한뒤, N 을눌러해당바디가포함되도록 Working Window 상에서 FDR element 들을선택후마우스우측메뉴에서 Finish Operation 을선택합니다. 그러면선택된 FDR element 의 Master Node 들이 Interface Node 가됩니다. 3. RFlexGen Dialog 에입력해야할여러설정값들은다음과같이지정하도록합니다. No. of Normal Modes 에는 100 을입력합니다. Units 에대해서는 Default 설정을유지합니다. 생성될 RFI file 이생성될폴더위치및생성이름지정은 버튼을눌러원하는이름을입력합니다. 29

33 4. 설정이완료되었다면, Execute 버튼을 클릭합니다. 그러면오른쪽그림과같이 Eigen Solver 를사용하여 CMS (Component Mode Synthesis) Analysis 가수행됩니다. 5. 해석이완료되면 Close 버튼을눌러 RFlexGen 수행을종료합니다. 30

34 RFlex Body 교체하기 RFlex Body 교체 : 1. Flexible 탭의 RFlex 그룹에서 Import RFI Icon 을선택합니다. 2. 모델링옵션에서 Body 로변경합니다. 3. Window 창에서아래그림과같이, Crankshaft_FE 을마우스로선택합니다. RFlex Body Import Dialog 가나타납니다. 4. RFlex Body Import Dialog 에서다음과같이작업합니다. RFI File Name 의 버튼을클릭합니다. 앞절의 RFlexGen 수행하기에서설명한바와같이, 사용자가지정한위치와 RFI File 을선택하도록합니다. Reference 의 버튼을클릭한뒤, Reference 에표기된이름이 Crankshaft_FE.CM 에서 Crankshaft_FE 으로변경되었는지확인합니다. 5. 오른쪽그림과같이, 최종적으로선택된상황이올바르게선택되었는지확인한후, OK 버튼을클릭합니다. 6. 변경된 Crankshaft_FE 를마우스로클릭한후, 오른쪽 Pop-up Menu 에서 Property Dialog 를띄웁니다. 오른쪽그림과같이, 130 번째모드에마우스를클릭합니다. 중간에위치한 Play 버튼을눌러선택된모드의움직임을관찰합니다. 31

35 RFlex Body 가포함된 Dynamic 해석및결과확인 RFlex Body 가포함된 Dynamic 해석하기 : Page 25 부터 Page 30 까지의내용을동일한방법으로수행합니다 32

36 Chapter 5 결과분석및검토 목적 본장에서는 FFlex Body 를포함한모델과 RFlex Body 를포함한모델로 MFBD (Multi Flexible Body Dynamic) 해석을수행하여얻어진결과에대한분석을바탕으로 RFlexGen 기능을사용하여얻을수있는장점에대해살펴봅니다. 5 분 예상소요시간 33

37 Dynamic Analysis 결과분석하기 Mesher 기능을사용하여생성된 FFlex Body 결과분석 본튜토리얼의앞부분에서는 Crankshaft Rigid Body 를 FFlex/Mehser 를사용하여 Flexible Body 로변경한후, 해석을수행하였습니다. 이때사용된 Flexible Body 는노드의수가약 5 만개입니다. ( 약 15 만자유도 ) 이로인해, Dynamic 해석을하는데, 약 1 시간정도의오래시간이소요되었습니다. (PC 의성능에따라시간은상이할수있습니다.) 다음의그림은해석결과로부터얻은관심영역에포함된 Node 의 Von-Mises Stress 결과를 Plot 에서확인한결과입니다. ( 앞단계에서 Output 을정의하였으므로, Plot 데이터에해당결과가저장됩니다.) RFlexGen 기능을실행하여생성된 Rflex Body 결과와의비교분석 : 다음은본튜토리얼을통해서배운 RFlexGen 기능을사용하여기존 FFlex Body 를 RFlex Body 로 변환한해석결과로부터얻은관심영역에포함된 Node 의 Von-Mises Stress 결과를 FFlex Body 일 때와 RFlex Body 때로구분하여비교한결과입니다. 본튜토리얼에서사용된 Crankshaft 의경우다른 Body 와아무런접촉문제를고려하지않아도되고, 단지 Joint 로만구속되어있으므로, FFlex Body 가아닌 RFlex Body 로도충분히 Crankshaft 의 Flexibility 를고려할수있습니다. 즉 Flexible Body 의노드수가많고 Contact 조건이필요하지않은해석조건에서, 정확한결과보다는빠른해석을통해설계변경을위한빠른피드백을필요로하는경우에는 RFlex Body 를이용하는것이유리할수있습니다. 34

38 위의그림에서확인할수있는바와같이, Crankshaft 를 FFlex Body 로변환하였을때와 RFlex Body 로변환하였을때결과차이가크지않음을확인할수있습니다. 따라서 RFlex Body 를사용하였을때의해석시간이 10 초내외인것과 FFlex Body 를사용하였을때의해석시간이 1 시간가량인점을고려한다면, 다소의해석결과의차이를감수하고도 RFlex Body 를사용하였을때얻을수있는장점은크다고판단할수있습니다. Normal Mode 수를증가시킨 RFlex Body 결과와의비교분석 : 다음으로 RFlex Body 의 Normal Mode 수를 5 배증가시킨경우, 결과에미치는영향을확인해보도록 하겠습니다. 35

39 위의결과그래프에서확인할수있는바와같이, Mode 수를증가시켰을때기존과비교해서크게다른 결과를보이고있지않습니다. 이와같은결과에서확인할수있듯이, 본튜토리얼에서사용된 Engine 시스템에서는저주파수의 Normal Mode 만으로도원하는결과를얻을수있음을확인할수있습니다. RFlexGen 기능을통한 RFlex Body 적용의장단점 본튜토리얼을통한결과를바탕으로 FFlex Body 와 RFlex Body 를구분하여 MFBD 모델링에적용함에있어각각의장단점은다음과같습니다. 먼저, FFlex Body 를사용함으로써얻을수있는장점은해석을통해결과를얻고자하는대상의비선형거동을포함하고있으므로보다정확한해석결과를얻을수있는점입니다. 특히, 해석하고자하는대상에여러 Contact 조건이부여되었을때에는 FFlex Body 를사용해야결과를얻을수있습니다. 그러나 FFlex Body 를구성하는 Node 수가많을수록, 비선형특성이크게나타날수록해석시간은많이소요되게됩니다. 반면, RFlex Body 를사용함으로써얻을수있는장점은 FFlex Body 에적용된것과같이구성된전체 Node 의자유도를사용하는것이아닌 RFlex Body 에포함된전체 Normal Mode 의수를자유도로사용하기때문에계산시간을상당히줄일수있다는점입니다. 또한해석을통해얻고자하는물체의거동이대변형을야기하는비선형특성이없다면 RFlex Body 를적용함으로써유연체특성을충분히고려할수있습니다. 하지만비선형결과가요구되는 MFBD 모델에서는해석의결과에서 FFlex Body 를사용한경우에비해정확도가낮아질수있습니다. 만약비선형특성을고려하지않는다면, 앞서언급한바와같이, 빠른결과계산을통해빠른시간안에실질적인제품설계등에반영할수있습니다. Thanks for participating in this tutorial 36