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Meta 모델을 이용한 기어 접촉 해석
동역학 해석 소프트웨어 RecurDyn에서 기어, 베어링, 샤프트 등으로 이루어진 드라이브 트레인의 여러 요소들을 손쉽게 모델링하고, 시뮬레이션 할 수 있게 해주는 솔루션인 RecurDyn/DriveTrain은 Meta 모델 방법을 사용하여 이러한 어려운 기어 동역학 해석 문제를 해결했습니다.
Meta 모델은 기어와 관련된 여러 변수에 대한 해석 결과를 데이터베이스화 하게 됩니다. Meta 모델에서 사용하는 데이터베이스에는 변수의 입력 조합과 정적해석 결과가 들어 갑니다. Meta 모델에서 사용하는 변수는 가장 중요한 Rotational Angle 부터 Penetration, Distance Error, Axial Offset, Twist, Tilt까지 총 6가지입니다.
<Meta 모델에서 사용하는 변수>
Meta 모델 장점 1 - 빠른 해석 속도
Meta모델을 이용한 기어 접촉 해석은 기어 동역학 해석 시, 기어관련 변수와 접촉력과의 상관관계를 분석하게 되고 두 기어 사이에 발생하는 힘을 추정해 주는데, 이는 새롭게 계산을 하는 방식이 아니라, 사전에 미리 계산된 Meta 모델을 이용하여 값을 추정하는 방법을 사용합니다.
이 방법은 인공지능(AI)에서 사용하는 방법과 같은 방법과 비슷합니다.
이 방법을 이용하여, 사용자는 전달 오차를 동적으로 고려한 기어 동역학 해석 결과를 빠르게 얻을 수 있습니다.
Meta 모델 장점 2 - 높은 정확도
Meta 모델에서 필요한 데이터베이스 생성에는 정적해석을 사용합니다. RecurDyn은 전문 기어 설계 프로그램인 KiSSsoft를 내장하고 있으며, 이를 이용하여 접촉해석을 위한 Meta모델을 생성하게 됩니다. 기어가 서로 맞물릴 때 기어에 탄성 변형이 발생합니다. 기어의 진동 문제를 정확하게 시뮬레이션 하기 위해서는 물림 강성(Meshing stiffness)의 변화를 정확하게 계산해야 합니다.
<Kisssoft의 Contact 계산 결과>
기어의 물림 강성은 몇 가지 요인에 의해 달라지는데, 물림 강성의 요인 중 가장 대표적인 것은 회전입니다. 같은 이유로 Meta 모델의 입력 변수에서도 Rotational Angle이 가장 중요한 변수로서 이는 정확한 기어 동역학 해석 결과에 영향을 주게 됩니다.
<참고자료>
