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문제 정의
- 그러므로 선박용 엔진의 본체에 대한 구조해석을 실시하고 결과를 바탕으로 취약점을 보강하거나 경제적인 측면에서 불합리한 부분을 개선하는 것이 필요하며 이것이 이번 연구의 목적이다.
- 두 실린더에서 측력이 작용되는 위치가 cycle동안 X값에 의존하여 변화하고 측력이 작용하는 부품 역시 서로 다르기 때문에 단순히 두 실린더에서의 측력 작용 방향이 같다고 두 힘의 합력으로 전체 측력 성분을 정의하거나, 두 힘의 방향이 반대일 때 서로 상쇄될 것이라고 판단하면 안되지만 전체적인 하중변화 경향을 참고하기 위해 표시하였다.
- 이에 구조해석을 위한 선행 작업으로써 기구학적인 분석을 통해 엔진의 구동에 의해 일어날 수 있는 하중조건의 변화를 파악하고, 이러한 하중조건을 유한요소 해석에 적용시키기 위한 방안을 강구하는 것에 이 논문의 초점이 맞추어져 있다.
가설 설정
- (1) 만약 두 측력의 방향이 같다면 frame box의 내부에서 좌측 또는 우측, 한쪽 벽으로 힘을 작용시켜 frame box 자체를 좌 또는 우로 굽힘 변형시키려 할 것이다.
- (2) 두 측력의 방향이 다르다면 frame box를 내부에서 밀어내어 바깥쪽으로 볼록한 형태가 되도록 만들려 할 것이다. 그러므로 두 측력의 방향에 상관없이 측력이 커졌을 때 frame box에 가혹한 조건을 가지게 할 것이라고 가정될 수 있다.
- 것이다. 그러므로 두 측력의 방향에 상관없이 측력이 커졌을 때 frame box에 가혹한 조건을 가지게 할 것이라고 가정될 수 있다. 측력의 합이 최대인 지점 외에도 여러 변곡점을 선정한 것은 용접부에 대한 피로해석을 염두에 둔 것이다.
- n;는 커넥팅로드의 중심에서 회전질량의 무게중심까지의 거리를 나타내는데 수계산의 어려움이 있으므로 Pro-Engineer에서 크랭크축 부분과 커넥팅로드 회전 질량 부를 모델링 및 assembly하여 그림 10과 같이 model analysis를 통해 그 값을 계산하였다(이국환 외, 2005). 실제의 커넥팅로드와 크랭크축은 엔진의 구동에 따라 결합된각도가 바뀌게 되고 전체 회전질량에 대한 무게중심 또한 이동하게 되지만 매 각도마다의 계산은 시간상의 문제가 있으므로 가장 가혹한 조건이 될 것으로 예상되는 무게중심이 크랭크축의 중심에서 가장 먼 곳에 위치될 수 있는 상태, 즉 원심력이 가장 클 때를 대표적인 무게중심 위치로 가정하였다. 나머지 변수들은 도면과 관련자료를 이용하였다.
- 피스톤과 피스톤로드, 크로스헤드는 일체로 보며 크로스헤드는 상하방향의 직선왕복운동, 크랭크축은 고정 점에 대한 회전운동을 한다. 엔진의 구동에 의한 하중조건의 변화는 내부 구동부가 엔진 본체와 접촉하는 부위인 크로스헤드와 크로스헤드의 측벽 간 그리고 크랭크축과 크랭크축을 지지하는 크랭크저널베어링 간에 발생(Pulkrab, 2003) 하며마찰은 없다고 가정한다.
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