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ㆍ제품: 태양 전지판
ㆍ해석목적: 해석 목적 위성의 거동을 고려한 태양전지판의 동적인 구동을 정확하게 예측
많은 최신 우주선들이 대형 태양 전지판을 사용하고 있다. 이 태양 전지판의 전개 과정에서 발생하는 복잡한 동적 거동을 이해하고 이러한 비선형 동작을 제어하고자 하는 요구가 증가하고 있다. 대형 구조물의 비선형 시뮬레이션은 상당히 복잡하기 때문에 비선형 유연체를 다룰 수 있으면서도 대규모 모션을 계산할 수 있으며, 능동 제어기를 이용한 기계 시스템의 제어 효과까지 평가할 수 있는 RecurDyn과 같은 다물체 동역학 소프트웨어를 사용하였다.
Process
① 시뮬레이션을 3단계로 나누어 진행 – 맨드렐(Mandrel)에 튜브 부착, 맨드렐에 튜브를 감는 동작, 튜브 전개 동작
② 3단계 과정을 자동화한 맞춤형 UI를 개발하여 태양 전지판 모델 생성 시간 절감
③ RecurDyn의 Extract 기능을 이용하여, 전체 시뮬레이션 시간 절감 (이전 해석 결과를 새 해석의 초기 조건으로 사용)
④ 능동 제어기를 이용한 진동 저감 시뮬레이션 수행 (제어기를 통해 구조물의 강성을 높이는 효과를 얻음)
주요 해석 기술(Technical Description)
ㆍ 대변형 및 대규모 모션을 수반한 거동을 계산할 수 있는 유연 다물체 동역학
ㆍ 수치적인 응력 발생을 최소화하기 위해 균일 격자를 사용
ㆍ 기계 시스템과 제어기를 보다 효율적으로 계산하기 위한 통합 해석 솔버 (Co-Simulation보다 빠르고 정확)
Toolkits
ㆍRecurDyn/Professional
ㆍRecurDyn/FFlex
ㆍRecurDyn/CoLink
ㆍRecurDyn/ProcessNet
고객이 직면한 문제점
• 무중력, 혹은 미소중력 상태에 대한 시제품 테스트는 대단히 어렵거나 불가능
• 대규모 모션을 수반한 비선형 유연체를 효율적으로 계산할 수 있는 방법에 대한 요구
• 능동 제어기를 포함한 기계 시스템의 시뮬레이션
• 반복 해석을 통한 파라미터 스터디를 지원하는 시뮬레이션 소프트웨어에 대한 필요성
해결
• RecurDyn을 통해 비선형 유연체를 포함한 모델링 및 대규모 모션을 포함한 거동 시뮬레이션
• 블록 다이어그램을 통해 손쉽게 제어기를 모델링할 수 있는 CoLink 및 제어기를 하나의 솔버로 계산할 수 있는 RecurDyn 통합 솔버
• 반복된 작업을 C# 혹은 비주얼 베이직으로 자동화할 수 있는 커스터마이즈 환경
성과
• 태양전지판의 비선형 거동을 성공적으로 재현
• 맞춤형 UI를 이용하여 부착/감기/전개의 3단계 시뮬레이션을 손쉽게 수행
• 시뮬레이션을 통해 유연체의 거동을 재현하고, 능동 제어를 활용하는 것이 더 낫고 안전한 옵션임을 확인
활용 및 해석사례
ㆍActive Control of Solar Array Dynamics During Spacecraft Maneuvers
ㆍSimulation of the Deployment of a Flexible Roll-Up Solar Array Using Multi-Body Dynamics Software
- Brant A. Ross and Nelson Woo, at 3rd AIAA Spacecraft Structures Conference
ㆍ비행기 착륙 시, 랜딩기어의 각 부품에 가해지는 하중을 계산하고, 이를 통해 제품의 내구성 향상
ㆍ필요한 바디만 유연체로 처리함으로써, 시뮬레이션 시간을 절감
관련 웨비나
