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ㆍ제품: CV 조인트 부트

ㆍ해석목적: CV 조인트 부트의 파손 현상을 재현 및 이를 통한 설계 개선

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CV 조인트의 제조사인 미스티퀘이(Mistequay Group)는 고객사로부터 기존 제품보다 큰 각도에서 동작할 수 있게 해달라는 요구를 받았다. 하지만 기존의 CV 조인트 부트(Boot)의 동작 조건은 이미 한계에 가까웠기에 이전보다 큰 각도로 굽혀진 상태로 동작할 경우 구조적인 파손이 발생하였다. 회전과 굽힘을 수반한 CV 조인트의 거동은 복잡한 비선형적인 변형을 수반하기 때문에 기존의 유한요소해석(FEA)을 통해 문제를 재현하는 것이 쉽지 않았다. 또한 CV 조인트는 동작 중에 자체적인 접촉(Self-contact)을 비롯하여, 다양한 요소와 접촉이 발생한다는 점도 FEA 해석을 사용하기 어렵게 하는 이유 중의 하나였다.

이러한 이유로 미스티퀘이는 RecurDyn의 MFBD 기술을 통해 CV 조인트 부트의 문제를 재현하고 해결책을 찾기로 결정하였으며, 성공적으로 파손 현상을 재현하고 이를 통해 설계를 개선하였다.

Process

① MFBD 기술을 이용하여 CV 조인트는 강체로, 부트는 유연체로 모델링

② 유연체 부트를 CV 조인트의 적절한 위치에 결합

③ 부트의 주름 간의 Self-contact을 포함한 여러 부분에 유연체 접촉 정의

④ 다양한 각도와 구동 속도에 대한 시뮬레이션을 수행

주요 해석 기술(Technical Description)

ㆍ 강체와 유연체를 모두 포함한 모델을 시뮬레이션 할 수 있는 MFBD 기술

ㆍ 부트의 주름 간의 접촉을 처리하기 위한 Self-contact

ㆍ 강체와 유연체 간의 접촉 계산

Toolkits

ㆍRecurDyn/Professional

ㆍRecurDyn/FFlex

고객이 직면한 문제점

• 고객이 요청한 새로운 동작 조건에서 부트의 파손 발생

• 새로운 동작 조건(큰 각도)에서의 동적인 거동 평가 필요

• FEA 소프트웨어에서는 재현할 수 없는 복잡한 비선형성

• 합리적인 시간과 비용을 통한 설계 개선에 대한 요구

해결

• MFBD 기술을 이용한 모델링 및 시뮬레이션 시간 절감

• 비선형 유연체 와 접촉 알고리즘을 이용한 파손 재현

• 직관적인 UI를 이용한 다양한 설계 조건의 모델링 및 시뮬레이션을 효율적으로 진행

        CV Half Shaft의 강체 모델링                MFBD 해석을 위한 부트의 격자 모델

성과

• RecurDyn을 이용하여 기존 제품의 파손을 재현

• 개선된 설계에서 파손 문제가 발생하지 않는 것을 확인

• 시뮬레이션 결과를 통해 새로운 부트 설계 개선을 위한 추가적인 아이디어 획득

활용 및 해석사례

◀ 기어 트레인 해석

ㆍ유연체로 모델링 된 기어의 동역학 분석

ㆍ기어 치형에 따른 접촉력을 시각적으로 확인

◀ 굴삭기 해석

ㆍ험로 주행 시, 차량 하부 프레임에 전달되는 진동 특성 확인

ㆍ제품 내구성 향상을 위해 굴삭 작업 중에 암과 상체에 가해지는 하중 평가