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ㆍ제품: 포장화물 (HDD와 골판지 완충재)
ㆍ해석목적: 포장화물의 트럭운송시, 노면의 거칠기가 포장화물의 축적 피로에 미치는 영향을 정량적으로 평가
트럭을 이용한 육로 운송에서 포장 화물의 손상은 주행하는 노면 상태 (거칠기)의 영향을 많이 받는다.
노면의 형상은 불규칙하기 때문에, 노면의 거칠기를 정량적으로 평가하는 것은 어려우며, 그에 따라 대표적인 노면에서 측정한 노면 높이의 파워 스펙트럼 밀도(주파수 영역)로 노면 형상을 표현하는 경우가 많다. 한편, 손상에 대해서는 실제 주행시의 포장화물의 진동 가속도를 측정하고 이의 시간에 대한 파형으로부터 확률밀도를 구하여 축적피로로 표현하는데, 노면 형상과의 관계가 명확하지는 않다.
본 사례에서는 일본 공업 규격 (JIS)에서 설정한 노면높이의 파워 스펙트럼 밀도로부터 비가우시안 분포 이론을 이용하여 노면 형상을 만든 후, RecurDyn으로 트럭 주행 시뮬레이션을 실시하였다. 노면의 거칠기를 나타내는 지표로서 통계 값 ‘첨도(尖度)’ 를 이용하여, 트럭에 실린 포장화물의 진동가속도로부터 구한 축적 피로와 첨도와의 관계를 고찰하였다.
주요 작업 프로세스
① 표준 사양의 화물 운송 트럭을 RecurDyn으로 모델링
② JIS 규격에서 본 실험의 대상으로 설정할 노면의 파워 스펙트럼을 선택하고 ProcessNet을 이용하여 비가우시안 노면 파형 생성
③ 생성된 노면 파형으로부터 GTire를 위한 노면GRoad 설정 파일을 생성
④ RecurDyn 트럭 모델에 GTire과 GRoad를 정의하고 주행 조건을 설정한 후, 주행 시뮬레이션을 실시
⑤ 주행 시뮬레이션으로부터 얻은 포장화물 진동 가속도로부터 축적피로를 산출하여 노면 형상의 첨도와의 관계를 고찰
주요 해석 기술
• 3차원 노면을 주행 가능한 Utire를 장착한 트럭 모델 구축 기술
• 3차원 노면 주행을 위한 타이어 모델
• 3차원 노면 주행 해석에 사용하기 위한 노면 형상 생성 기술
• 비가우시안 분포 이론을 이용하여 생성된 3차원 노면 형상을 사용하기 위한 GRoad
• 노면 형상의 첨도 및 포장화물 진동 가속도에 의한 축적 피로 등의 통계 처리 방법
관련 제품
• RecurDyn/Professional
• RecurDyn/ProcessNet
• RecurDyn/GTire
고객이 직면한 문제점
• 실제 주행시의 포장화물 손상을 평가하기 어렵기때문에 실험적인 모의환경에서의 평가에 의존
• JIS에 대표적인 노면의 주파수 특성에 대한 규정은 존재하나, 형상에 대한 규정이 없고 실제 노면을 측정하기도 어려움
• 3차원 노면 주행에 대응하는 타이어 모델이 필요
• 포장화물의 피로와 노면 환경의 관계가 불명확
해결
• ProcessNet을 이용하여 진동 시험에 사용되는 비 가우시안 랜덤 진동 파형 생성 로직(1)을 내장한 노면 형상 작성 용 프로그램을 작성
• RecurDyn/Tire 툴킷의 GTire를 이용하여 트럭 주행 모델을 만들고, 타이어 특성에는 3차원 노면에서 주행해석이 가능한 Utire를 사용
• 트럭 화물칸에 실린 포장화물의 진동 가속도로부터 (Zero cross peak count(2)) 축적 피로를 구하여 노면 형상의 통계적 평가치인 첨도와의 관계를 고찰
(1) A.Hosoyama, K.Saito, T.Nakajima. Non-Gaussian random vibrations using kurtosis, Proceedings of 18th IAPRI World Packaging Conference, San Louis Obispo (CA), USA, pp 35-40 (2012)
(2) zero-cross-peak count (ISO 16750-3_2007)
성과
• 임의의 노면 주파수 특성으로부터 RecurDyn의 주행 해석에 사용할 수 있는 노면 형상을 작성할 수 있게 됨
• 비 가우시안 랜덤 진동 파형 생성 로직을 적용하여 동일한 주파수 특성 노면 으로부터 다양한 첨도의 노면 형상을 생성
• 노면 형상의 첨도가 포장화물의 진동에 의한 축적 피로 β에 미치는 영향을 정량적으로 고찰
활용 및 해석사례
ㆍ탑승자의 승차감
ㆍ조정안정성
