필요성

(1)

Assembly

금오공대 기계시스템공학과 오충석 ([email protected]) http://kit.kumoh.ac.kr/~csoh/

I. 부품 조립

필요성

단일 부품으로 구성된 구조물은 극소수임

조립 품에 대한 유한요소해석은 단일 부품 (볼트, 나사 등의 기계요소)에 비해 어려움

2 FEA에서 단일 품과 조립 품의 차이

항목 단일 부품 조립 품

부품 (Body) 수 1 2개 이상

접촉

× ^c

난이도 쉬움 어려움

(2)

II. 문제 설정

연결 상태

부품 A와 핀은 압입 끼움 (press fit)

부품 B와 핀은 미끄럼 끼움 (slip fit)

부하 상태

F = 100 N

64 32

16

3 F 100 N

문제

핀에 발생하는 최대 응력이 250 MPa이하가 되기 위한 최소 핀 직경 d_min = ?

가정

깊이 50 mm, 초기 직경 10 mm

단위 [mm]

50 70

III. 이론 해

참고 문헌

Machine Design, Robert L. Norton, 4^th Ed., Pearson Education Korea (2011): Prob. 4-66

가정

핀과 부품 A: 억지 끼움

4

→ 핀은 길이 32 mm인 외팔보로 가정

핀과 부품 B: 미끄럼 끼움

→ 핀은 32 mm 길이에 100 N의 힘 균일 분포

→ w = (100 N)/(32 mm) = 3.125 N/mm

이론 해

d

_min = 4.0 mm

(3)

IV. 조립 품 해석 과정

1) 스케치

2) 솔리드 모델링: Add Frozen 사용 3) 접촉 조건 설정 (5절 참조)

4) 격자 나누기: Contact Meshing 권장 상대적으로 작은 부품의 경우 분할

5 - 상대적으로 작은 부품의 경우 분할 (# of divisions) 사용

5) 환경 조건 설정 6) 풀이

7) 결과 확인 및 수정

V. ANSYS WB 접촉 조건

접촉 조건 비교

구분 Connection Separation Sliding Remarks 선형

(Linear)

Bonded × × Glue

No Separation × U (약간)

6

비선형

(Nonlinear)

Frictionless c c μ = 0

Frictional c c μ = 0~1

Rough c × μ = ∞

(4)

필요성

Assembly

금오공대 기계시스템공학과 오충석 ([email protected]) http://kit.kumoh.ac.kr/~csoh/

I. 부품 조립

필요성

2

FEA에서 단일 품과 조립 품의 차이

부품 (Body) 수 1 2개 이상

접촉

난이도 쉬움 어려움

II. 문제 설정

연결 상태

부하 상태

F = 100 N

64 32

16

3

F 100 N

문제

가정

단위 [mm]

III. 이론 해

참고 문헌

가정

4

이론 해

d

IV. 조립 품 해석 과정

1) 스케치

2) 솔리드 모델링: Add Frozen 사용 3) 접촉 조건 설정 (5절 참조)

4) 격자 나누기: Contact Meshing 권장 상대적으로 작은 부품의 경우 분할

5

- 상대적으로 작은 부품의 경우 분할 (# of divisions) 사용

5) 환경 조건 설정 6) 풀이

7) 결과 확인 및 수정

V. ANSYS WB 접촉 조건

접촉 조건 비교

6

VI. 요약

1) 단일 부품에 대한 해석 경험을 토대로 조립 품을 해석할 수 있어야 함

2) 기계설계에 있어서 매우 중요함

3) 다수 개의 부품이 조립되어 있을 때 부품들 간의 연결 상태를 면밀히 파악하여 실제와

7

가장 가까운 조건을 사용해야 함

4) 초기에는 계산 시간이 적게 소요되는 선형 접촉 조건을 사용하고 모델이 안정화 되었을 때 비선형 접촉 조건으로 변경 및 해석

5) 최적 설계 조건 활용