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일본의 대표적인 기업중 하나인 히타치 건설기계(HCM)의 모델링 사례를 소개합니다.

히타치는 RecurDyn의 강체 시뮬레이션에 대한 새로운 접근법을 통해, 충격 흡수를 위한 서스펜션 시스템이 없는 비도로 주행 차량의 모션을 모델링할 수 있게 되었습니다.

이렇게 서스펜션이 없는 모델에서 충격과 진동은 유연한 스틸로 만들어진 프레임에 흡수됩니다. RecurDyn은 recursive formulation을 사용함으로써 이와 같은 건설기계를 운동방정식으로 나타낼 수 있습니다.

다물체동역학(MBD) 소프트웨어에 복잡한 강체 모델링은 매우 이상적인 것 처럼 보여지지만 기존의 소프트웨어들은 롤러, 조인트, 링크를 비롯하여 서로 간에 접촉이 일어나는 트랙 어셈블리가 많아질수록 이를 해석하는데 많은 시간이 소요되었습니다. 뿐만 아니라, 서로 간에 연결된 수많은 파트들을 모델링하는 것 역시 대단히 번거롭고 시간이 걸리고, 해석결과 또한 불안정했습니다.

하지만 RecurDyn의 접근방식은 시뮬레이션을 단순화하여 해석 시간을 단축하면서도 정확한 결과를 얻을 수 있게 해주었습니다.

RecurDyn은 차량의 변형에 따른 간헐적인 접촉 현상까지 고려한 해석이 가능하며, 트랙 해석에 최적화된 툴킷(Toolkit)을 통해 복잡한 모델도 빠르게 만들어 해석할 수 있습니다.

“전문적인 해석자가 아닌 설계 엔지니어들도 툴킷을 이용하여 모델을 만들 수 있었습니다. 심지어 상대적으로 훈련되지 않은 엔지니어들도 대단히 정교한 모델을 일주일 정도의 시간을 들여 완성할 수 있었습니다.”      

-히타치 엔지니어인 아키오 호시

△ 모션 시뮬레이션을 통한 개량을 통해 이와 같은 트랙 굴삭기의 충격과 진동을 최소화	△ 트랙 굴삭기는 스프라켓이나 트랙 링크를 비롯한 200여개의 강체로 구성 / 유연체로 구성된 프레임은 약 16000개의 노드로 구성
△ 울퉁불퉁한 지형 위를 움직이는 굴삭기의 시뮬레이션을 통해 진동에 따른 차체의 흔들림 확인	△ RecurDyn을 이용하여 얻어낸 하중 데이터를 통해, 구조해석에 사용하여 응력 분포 확인