유한요소법을 이용한 대변위 변형 시뮬레이션

소개

제가 직접 작성한 홍익대학교 졸업 학사 논문입니다.
매우 까다로운 교수님께 검수 받았기에 내용상으로는 완벽하다고 자부합니다.

목차

제1장 서 론

제2장 유한요소법(FEM)
1. 유한요소법
2. 유한요소법을 이용한 해석 및 수학적 개념
3. 대변위 변형
4. 유한 요소법을 이용한 해석에서의 컴퓨터의 역할 및 필요성

제3장 비선형 유한요소 해석프로그램
1. 자동차, 선박, 철도차량의 충돌해석
2. 금속 박판 성형 해석
3. 가상주행 시험 및 내구성 평가
4. 구조물의 응력, 열 , 진동 해석

제4장 시뮬레이션 과정
1. 모델링
2. mesh 입히기
3. 해석 및 결과 보기

제5장 결과 고찰
1. 시뮬레이션에 대한 기본 정보
2. 결과 그래프에 대한 고찰
3. 재질 두께 변화에 따른 에너지 변화
4. 속도 변화에 따른 에너지 변화

제6장 결 론
참고문헌
Abstract

본문내용

제1장 서 론
무한경쟁 시대의 요구에 따라 모든 산업에서 사용되는 다양한 신소재의 개발은 가히 폭발적인 산업발전을 야기하였다. 자동차나 선박, 철도차량 등 교통수단의 섀시 재료로 사용되는 소재에 대한 수치해석적 모델 및 충돌실험은 엔진의 성능의 발전에 못지않게 중요한 부분으로 인식되며 보다 효율적인 구조와 그에 상응하는 소재의 안전성 향상을 위해 연구가 진행 중이다.
일반적인 구조물의 수치해석적 연구들의 공통점은 유한 요소법(Finite Element Method)등의 수치해석법을 사용하여 응력 변화에 따른 변위의 변화량을 측정하고 있다. 이러한 응력변화에 따른 구조물의 변화에 대한 연구는 물리적인 시스템의 모든 중요한 특성을 표현하는 수학적 모델의 개발과 밀접한 연관성을 지니고 있으며 더 나아가 이러한 수학적 모델링을 바탕으로 제작된 실제 차량의 탑승자의 안전을 가장 완벽하게 보호 할 수 있는 구조물로 이루어진 차량을 설계 하는데 기여할 수 있다. 그러므로 차량의 충돌과 같은 대변위의 변형에 대한 현상을 명확히 이해하고 그에 따른 결과를 설계에 반영하기 위해서는 단순히 소재의 선택뿐만 아니라 효율적인 구조물의 디자인과 다양한 재질의 혼합사용, 또 이러한 재질의 온도나 다양한 상태변화에 따른 연구와 시뮬레이션이 수행되어야 한다.
자동차의 외관을 이루는 섀시를 살펴보면 바퀴와 연결되어 자동차의 모든 하중을 지탱하는 차대부터 차량의 표면을 이루는 프레임까지 다양한 부품들로 이루어져있다. 이러한 부품들은 서로 유기적으로 결합되어 충돌 발생 시 서로에게 영향을 미치며 변위 변형을 일으키게 된다.
본 연구에서는 이러한 부품들 중 차체의 표면을 이루는 프레임의 변형 특성에 따라 차량의 전체적인 강성과 충격 흡수량의 차이에 큰 영향을 미칠 것으로 예상하여 차체의 표면을 이루는 차량의 프레임의 다양한 재질의 두께와 충돌속도 변화에 따른 구조물 모델의 변위 변형특성에 주목하였으며 상용프로그램인 ‘LS-dyna‘와 같은 해석용 상용 CAE 프로그램을 이용하여 시뮬레이션 하여 이를 기록, 분석하고 이해하여 차량 섀시를 이루는 구조물의 가장 적합한 재질의 상태를 결정하는데 목적을 두었다.

참고자료

· 1. Logan의 유한요소법 첫걸음 - Dary L. Logan , 신종계 역
· 2. 재료역학 - 이종원, 김문생, 조효남 공역
· 3. Introduction to features in LS-DYNA (Livemore Software TechnologyCorporation)
· 4. Ansys training manual - 泰成에스엔에이
· 5. LS-DYNA V960 Software review