Note: 다음 글은 linkedin에 DaviD Sánchez Mateo 라는 사람이 작성한 글을 번역한 것으로 원본의 링크는 다음과 같다. https://www.linkedin.com/pulse/why-you-should-calculate-your-dynamic-models-studies-s%C3%A1nchez-mateo/?trk=v-feed&lipi=urn%3Ali%3Apage%3Ad_flagship3_profile_view_base_recent_activity_details_all%3B%2F5ItLQOHkKHx7jBC9oC4rA%3D%3D
첫째, 빠른 대답은 쉽습니다. 현실은 역동적이기(동역학이기) 때문에! 하지만, 당신은 그것을 하지 않기 위한 적당한 이유를 댈지 모릅니다. 예를 들면
이유 1. 실제로 필요하지 않습니다.
이유 2. 정적해석 만으로도 우리에게 충분합니다.
이유 3. 현재 방식이 비용이 저렴합니다.
이 글을 읽는 독자를 지루하게 하지 않게 위해, 우리는 왜 동적해석 방법을 사용해야 하는가에 대한 최선의 이유를 이를 뒷받침하는 그림과, 동영상을 포함해서 작성했습니다.
l 관성 효과까지 고려되기 때문에 이를 고려하지 않은 경우 우려되는 부작용에 대한 걱정이 전혀 없습니다.
l 고유진동수만 고려하는 방법에 비해서 추가적인 진동을 고려 할 수 있습니다.
l 부품의 탄성 효과를 고려하기 때문에 결과가 더 정확해 집니다. (예를 들어 엘리베이터 부품에서 탄성 효과를 고려해야 하는 부품으로는 사일런트블록(slientblock)이 있습니다.)
l 현실을 충실하게 보여주기 때문에 이러한 결과를 바탕으로 한 의사 결정이 정확해 집니다.
동영상: https://youtu.be/6QhU1MTb_as
원본 Note: we are based on elevator car frame, where static and dynamic results in acting safety gears were compared. This study was developed by Diego Pascual, former SAMAT expert on FEA.
동영상 제목: Finite ELEMENTS CALCULATION PROGRESSIVE ELEVATOR ASSEMBLY,
동영상 설명: The effect that a progressive wedging calculated by the finite element method has on the basis of a gantry chassis is presented.
주) Progressive safety라는 것은 엘리베이터 부품 중 하나로 비상 상태에 엘리베이터의 카(car) 또는 카운터웨이트(counter weight)를 정지하기 위한 장치이다. 쐐기 형태를 하고 있는 것은 progressive type safety gear wedge block 라고도 불린다. 다음과 같이 생겼다.
📷 https://www.wittur.com/adm/Images/contents/standard/WCWSG-04-10.jpg
본 동영상은 엘리베이터가 추락 하는 상황에서 safety가 작동하였을 때 정지까지 이르는 과정을 보여주고 있는데, 움직이는 상태에서 브레이크가 걸리는 상황(동적상태)이 정지 상태(정적 상태)에 비해서 스트레스와 진동이 크다는 것을 보여주고자 하는 것으로 보인다.
결론:
l 동영상을 보면 제동(브레이킹)이 빠르게 일어나는 짧은 시간 동안이었음에도 불구하고, 동적 반응이 정적으로 가정한 것 보다 더 큰 것을 알 수 있다.
l 실제로 높은 응력은 동적 과정에서 발생하기 때문에 고장이 발생할 경우 정적 분석만 고려해서 부품이 정상이라고 추정하는 것은 위험합니다.
l 응력이 항복강도를 넘어가는지 알 수 있을까요? 우리는 동적 해석을 통해 응력이 어느 시점에 항복 강도를 초과하는지 알 수 있고, 항복이 일어난 후의 거동도 확인할 수 있습니다.
📷
주) 여기에서 STATIC은 소성을 고려하지 않은 선형 FEM 만을 얘기 하고 있으며, 이럴 경우 힘이 커짐에 따라 응력이 한계 없이 계속해서 증가하게 되지만, 소성을 고려할 경우 (여기에서는 DYNAMIC 부분)는 응력이 항복응력을 넘어가게 되면 더 이상 증가하지 않는 것을 고려할 수 있음을 보여주고 있다.
l 충돌 계산에 대해서 이야기한다면, 두 모델의 차이는 더 명확하다. (엘리베이터 카프레임이 버퍼에 충돌하는 아래의 동영상과 그림을 참조 하십시오) 충돌 영역에서 실제로 문제가 발생 했을 때 정적 해석 결과를 문제가 없는 것으로 잘못 받아들일 수 있다.
동영상 제목: IMPACTO DE UN CHASIS CONTRA EL AMORTIGUADOR DE FOSO 댐퍼에 대한 섀시 충격
동영상 설명: Se presenta los efectos del impacto de un chasis pórtico contra el amortiguador del foso. El cálculo se ha realizado mediante elementos finitos. 갠트리 섀시가 핏 댐퍼에 미치는 영향이 나타납니다. 계산은 유한 요소를 사용하여 수행되었습니다.
주) 본 동영상에 있는 모델은 엘리베이터 카와 댐퍼의 절반(half, 1/2)모델이다. FEM을 할 때 형상이 대칭인 경우는 해석 효율을 높이기 위해서 1/2 또는 1/4의 축소 모델을 사용하곤 한다.
주) 위 그림에서 왼쪽은 정해석, 오른쪽은 동해석 결과로 보인다. (충돌이 매우 빠르게 일어 나기 때문에 충격을 전체 구조물이 나누어 흡수할 시간이 부족하다. 그래서) 충격이 일어나는 부분에서 파손이 집중적으로 일어난다. 다시 말하면, 정해석으로 정적 평형상태로 해석하게 되면 실제 제품에서 순간적으로 일어나는 충격을 확인할 수 없기 때문에 충격 해석을 할 수 있는 동해석(트랜지언트해석)을 고려해야 한다는 내용으로 보인다.
다시, 처음에 얘기 했던 이런 "그것을 하지 않기 위한 적당한 이유"로 돌아가 보겠습니다.
이유 1. 실제로 필요하지 않습니다. 정말로?
이유 2. 정적해석 만으로도 우리에게 충분합니다. 확실합니까?
이유 3. 현재 방식이 비용이 저렴합니다. 진심입니까?
이제 여러분은 이 세가지 질문에 “아니요” 라고 답할 것입니다.
왜냐하면, 현실적인 계산인 동해석이 바로 여러분이 찾던 접근 방식이기 때문입니다.
또한, 이렇게 한 연구 결과는 제품이 가져올 수 있는 잠재적 서비스 장애, 추가 비용, 평판 손실 보다 훨씬 저렴합니다.
Thank you for paying attention.
Best regards.
Ingeniería SAMAT - www.isamat.com
추가 내용
아래 링크는 RecurDyn을 이용한 엘리베이터 해석의 예임
http://v.youku.com/v_show/id_XMzU2MTA5OTU1Ng==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1