[CAD(3D)] inventor를 활용한 응력 분석 / 힘, 모멘트(실험)

[CAD(3D)] inventor를 활용한 응력 분석 / 힘, 모멘트(실험)

 

Inventor에서 소개하는 게 적절할 것인지, 역학(Dynamics)에서 소개하는 게 좋을지는 모릅니다.

다만, 역학에서 배우는 응력(Stress)을 실질적으로 왜 배우는지는 체험할 수 있을 것입니다.

= Whether it is appropriate to introduce it in Inventor or Dynamics, I do not know.
= However, you will be able to experience how you actually learn the stress you learn in mechanics.

 

---

1. 도면 그리기(Drawing)

 

 

그림 1-1) 철골(구조)

 

철골이라고 생각하고 그림을 하나 그립니다.

= I think it is a steel frame and draws a picture.

 

(도면)

 

example_design.7z

 

---

2. 응력 해석(Stress Analysis)

 

 

그림 2-1) 실습 도면 / 철골

 

위의 상단에 메뉴를 보면, "시뮬레이션 / 응력 해석"이라는 메뉴가 있습니다.

클릭합니다.

 

---

2-1. 실험 주제(힘, 모멘트) / Subject (force, moment)

 

큰 주제로는 힘(Force)와 모멘트(Moment)를 소개하려고 합니다.

= I would like to introduce the Force and the Moment as big topics.

 

---

2-2. 공통 (새 시뮬레이션 작성)

 

 

그림 2-2-1) 새 시뮬레이션 작성 / Inventor 2016

 

단일 점에 의한 실험을 수행할 수도 있고, 파라메트릭(Parametric) 기반의 실험을 수행할 수 있습니다.

 

---

2-3. 힘(Force)에 의한 응력 실험 with 폰 미세스 응력

 

폰 미세스 응력에 관해서는 별도로 소개할 것입니다.

여기에서는 가볍게 실험한다고 생각하고 접하는 게 좋습니다.

 

(1. 재질 결정하기)

 

 

그림 2-3-1) 재질 결정하기(Assign Materials)

 

 

그림 2-3-2) Aluminum 6061(알루미늄 6061) 재질

 

(2. 구속조건)

 

 

그림 2-3-3) 고정 구속조건

 

물체가 움직이지 않을 구속조건을 결정합니다.

매우 중요합니다.

"재질", "구속조건", "조건" 세 가지를 충족하지 않으면 시뮬레이션을 진행할 수 없습니다.

 

= Determines the constraint that an object will not move.
= very important.
= You can not proceed with the simulation if you do not meet "material", "constraint", or "condition".

 

 

 

그림 2-3-4) 구속고정조건 선택하기

 

(3. 힘/결정하기)

 

 

그림 2-3-5) 작용하는 힘 결정하기

 

작용하는 방향과 힘을 결정합니다.

N/m의 방법도 있으며, lbs 표기 등이 있습니다.

 

 

그림 2-3-6) 힘이 결정된 상태

 

(4. 시뮬레이트 하기)

 

 

그림 2-3-7) 시뮬레이트

 

 

그림 2-3-8) 시뮬레이트 진행중(계산 단계)

 

논리적인 계산을 수행하고 있습니다.

이러한 범용 시뮬레이션으로 처리가 안 되는 경우에는 HPC(슈퍼컴퓨팅) 등을 수작업으로 구현하는 것도 하나의 방안입니다.

 

 

그림 2-3-9) 에니메이트 시연

 

 

직접 시연한 영상입니다.

한번 시청해보세요. (4초 분량)

 

study_force.7z

 

 

 

 

---

2-4. 모멘트(Moment)에 의한 응력 실험 with 폰 미세스 응력

 

앞서 실험을 진행했던 조건을 지웁니다.

 

-> 구속조건(Constraint), 하중(Load)

 

 

그림 2-4-1) 실험 초기화

 

(1. 고정 구속조건)

 

아래의 그림처럼 고정 구속조건을 결정해줍니다.

모멘트를 지지하는 고정 요인을 결정해줘야 합니다.

 

 

그림 2-4-2) 고정 구속조건 결정하기

 

모멘트를 클릭합니다.

화살표 방향처럼 원통 축을 기점으로 벡터 구성요소가 작용한다고 소개되고 있습니다.

 

 

그림 2-4-3) 모멘트

 

아래의 그림은 모멘트를 결정한 것입니다.

모멘트의 방향을 대칭으로 하였으며 작용하는 크기는 100N mm로 하였습니다.

 

 

그림 2-4-4) 모멘트 결정 조건(Moment determination condition)

 

그림 2-4-5) 시뮬레이션 진행하기

 

그림 2-4-5와 같이 시뮬레이션을 진행하면 됩니다.

 

 

(예제)

study_moment.7z

 

---

3. Mesh 결정하기

 

좀 더 섬세하게 진행하고 싶다면, Mesh를 결정하는 것도 하나의 방법입니다.

 

 

그림 3-1) Mesh 결정하기(Determining Mesh)

 

---

4. 폰 미세스 응력

 

폰 미세스 응력(Von Mises Stress)에 대해서 추가적으로 알고 싶다면 아래의 글을 참고하면 도움이 될 것입니다.

[1] [Mechanics(역학)] Von Mises Stress (폰 미세스 응력), Last Modified 2018.07.29 12:52, Accessed by 2018-07-29 http://yyman.tistory.com/1079