초록 ▼

기존의 상용 유한요소해석 및 Pre/Post 소프트웨어 등과 통합된 시스템을 이루어 기계부품 또는 구조물의 피로수명을 예측하기 위한 범용 피로해석 소프트웨어(Fatigue Analysis System, 이하 FAS)를 개발하였다. 개발된 FAS는 CAD, CAE, Pre/Pest Processing 소프트웨어, 해석 소프트웨어 등으로 구성되어 있는 기존의 설계 시스템과 통합되어 사용하도록 되어 있다 즉, FAS는 Pre/]Post Professing 소프트웨어와 해석 소프트웨어로부터 필요한 정보를 Binary File 형태로 주고받

기존의 상용 유한요소해석 및 Pre/Post 소프트웨어 등과 통합된 시스템을 이루어 기계부품 또는 구조물의 피로수명을 예측하기 위한 범용 피로해석 소프트웨어(Fatigue Analysis System, 이하 FAS)를 개발하였다. 개발된 FAS는 CAD, CAE, Pre/Pest Processing 소프트웨어, 해석 소프트웨어 등으로 구성되어 있는 기존의 설계 시스템과 통합되어 사용하도록 되어 있다 즉, FAS는 Pre/]Post Professing 소프트웨어와 해석 소프트웨어로부터 필요한 정보를 Binary File 형태로 주고받도록 하였으며, 사용자는 Pre/Post 소프트웨어의 GUI (Graphical User Interface)나 개발된 FAS의 CUI를 통해서 설계 및 해석 작업을 수행한다.피로해석에 필요한 정보의 하나인 하중이력(Load History) 데이터는 사용자가 File 형태로 주도록 하였다. FAS는 이 하중이력에 대해서 FAS는 파형계수(Cycle Counting) 등 피로해석 관점에서의 분석, 관찰, 편집 및 수정 관리 등의 기능을 가진다.
유한요소해석 결과는 기존의 설계 통합 환경에서 Binary File 형태로 얻도록 하였다. 즉, FAS는 피로수명의 계산을 사용자가 기존의 설계 소프트웨어를 사용해 만든 유한요소 모형에 대해서 수행한다 이 Binary File의 형식은 NASTRAN의 것을 따랐다.
소재의 피로 관련 물성 데이터는 DBMS(ORACLE)를 사용하여 구성된 물성 Database로부터 사용자가 쉽게 선택할 수 있도록 하였다. 이 물성 Database는 KS 규격의 소재들과 현재 국내에서 흔히 사용되는 JIS 규격의 소재에 대한 데이터를 풍부하게 보유하고 있다. FAS는 Database에 없는 종류의 소재에 대해서는 물성을 인장강도나 경도 등 기본 데이터로부터 예측해내는 전문가 시스템을 가지고 있어, 피로에 관한 전문 지식이 없는 사용자도 어느 점도 정확한 해석을 수행할 수 있도록 하였다.
피로수명의 계산은 단축하중을 받는 경우와 다축하중을 받는 경우 모두를 고려하였다. 다축하중에서의 피로해석은 아직까지 학문적으로도 확립되지 않아 논란의 여지가 맡지만 FAS에서는 현재까지 주로 사용되고 있는 등가응력에 의한 접근법이나 Critical Plane 접근법을 대부분 수용하며 사용자가 선택할 수 있도록 하였다.
피로수명의 계산, 특히 다축하중 하에서의 Critical Plane 방법들은 대단히 많은 계산을 요구한다. 따라서, 유한요소 모형 전체에 대한 수명을 계산하는 것은 무모한 일이다. FAS는 효율적인 해석을 위하여 유한요소 모형 줌에서 표면만물 추출 할 수 있다 또한 표면 중에서도 취약부위로 추정되는 부위를 몇 개의 그룹으로 나누어 추정하고. 이 그룹들 중에서 수명 계산을 수행하도록 하였다.
개발된 FAS의 정확성은 기존의 소프트웨어에 의한 결과와 비교하며 검증되었다. SAE Keyhole 시편, Spider 및 승용차용 Knuckle에 대한 피로해석을 FAS 및 기존의 삼용 소프트웨어인 nSoft, MSC/ Fatigue 등을 이용하여 각각 수행하였다.FAS에 의한 결과들은 기존 소프트웨에에 의한 결과와 잘 일치하였다.

목차 Contents

• 제1장 서 론...17
• 제2장 피로수명 예측...23
• 2.1 단축피로수명 예측...23
• 2.2 다축피로수명 예측...46
• 제3장 피로해석 시스템 구성...57
• 3.1 시스템 구성...57
• 3.2 유한요소해석 프로그램과의 인터페이스...63
• 3.3 표면 및 취약부위 추출...66
• 3.4 피로강도 데이터베이스...69
• 3.5 하중이력 데이터베이스...104
• 3.6 피로수명 예측...119
• 3.7 피로수명예측 전문가시스템 개발...135
• 제4장 적용 예...157
• 4.1 SAE Keyhol...157
• 4.2 Spider...165
• 4.3 Knuckle...169
• 제5장 결 론...175
• 부록 A 위탁연구보고서(피로수명예측 전문가 시스템 개발)...176
• 부록 B 위탁연구보고서(피로해석을 위한 데이터베이스 시스템개발)...269