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ⓒ 2015 FunctionBay, Inc.
목차
I. MBD (Multi-Body Dynamics, 다물체동역학)
II. MBD-FEA coupled simulation
III. MBD-Fluid co-simulation
IV. Future direction
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펑션베이㈜
모션 기반의 공학 시뮬레이션에 관한 솔루션을 개발하는 CAE 전문기업
주 생산품 : 순수 국내 기술로 만든 리커다인 소프트웨어
모션해석 분야 17년 경험을 바탕으로 폭넓은 전문지식 보유
[ 연혁 ] • 1997 회사설립
• 2012 세계일류상품 선정
• 2013 우수기술연구센터(ATC) 선정
• 2014 두뇌역량 우수전문기업 선정
엔지니어링의 날 대통령 표창
• 세계적인 PLM SW업체인 SIEMENS와 전략적 파트너 관계
• 세계 최대 CAD 제품인 NX SW에 NX/Motion 솔버 공급
• 전세계 800여 업체에서 NX/Motion 사용 중
일본 49%
한국 31%
유럽 12%
미국 6% 기타 1%
[ 소비자 판매가 기준 매출 분포 ]
전 세계적으로 폭넓게 사용되는 리커다인
(40개국, 400여 고객사, 130여 대학 확보)
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Structure & Solid mechanics
Finite Element Methods (FEM)
Kinematics & Dynamics
Multi-Body Dynamics (MBD)
Heat & Fluid
Computational Fluid (Heat) Dynamics (CFD)
Mechatronics & Control
System Simulation
Main Topics in MCAE
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MBD in Industry
[ Automotive ] [ OA/Electronics ]
[ Construction ] [ Aerospace ]
[ Precision Device ] [ Energy ]
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The study of the dynamic behavior of interconnected rigid or flexible bodies, each of
which may undergo large translational and rotational displacements.
Connections between the bodies can be modeled with kinematic constraints (such as
joints) or force elements (such as spring dampers).
Graphical and Analytical
Complex System Level Modeling and Analysis
Using Computer(General Purpose)
Multi-Body Dynamics (MBD)
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Elements
Joint
With D.O.F.revolute, translational, planar, spherical, cylindrical, fixed, universal, screw, orientation
With constraintdistance, at-point, inline, in-plane, perpendicular, parallel axis, motion, cmotion, gear, coupler, ptcv, cvcv, constant velocity
Force
Defined by user axial, translational, rotational, screw, matrix
Flexible entities beam, plate
Others spring, bushing, tire
Contact
(Primitive)
Continuoussphere to sphere, sphere in/to box, sphere in/to cylinder, sphere in/to torus
Discretizecircle to curve, curve to curve, sphere to surface, surface to surface
Contact Solid solid to solid
Basic Elements of MBD
* Listed from basic elements of RecurDyn
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Conventional MBD
Multi-Body System
Motion
(Force)
Force
(Motion)
System level analysis with groups of rigid bodies
제어 로직과 연동
구조해석을 위한 경계조건 도출
MBD Controls
Rigid Body DOFs {y} States {x}
+
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MBD + Control
Embedded control tools
Co-simulation with
In-house code, ex) C, C++
External control tools (through FMI)ex) Matlab Simulink, Simulation-X, AMESim, ..
Signal
I/O
System will be analyzed under actual control algorithm. System simulation under real operation environment and condition
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Motivation for MBD-FEA coupled-simulation
MBDMulti-Body Dynamics
FEAStatic Analysis
MBD-FE coupled-simulation on one platform
Multi Rigid Body DynamicsSystem Level Design
Structural AnalysisLocal Stress Analysis,Linear FEAPart Level Design
Flexible Body DynamicsLinear, Small deformationModal synthesis technique,Co-Simulation (Interface)
Structural DynamicsLarge Deformation Non-Linear FEA
System & Local Level SimulationIntegrated Multi Physics Simulation (MBD, Linear & Nonlinear FEA, CFD, Hydraulics, Control, Electro & circuit, Durability, etc.,)
System & Local Level SimulationIntegrated Multi Physics Simulation (MBD, Linear & Nonlinear FEA, CFD, Hydraulics, Control, Electro & circuit, Durability, etc.,)
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MFBD in RecurDyn
Rigid-Body
Dynamics
ModalDofs {q}
Multi-Flexible-Body Dynamics (MFBD)DAE Dofs: {x, q, u}
NodalDofs {u}
Finite-Element Method
Rigid BodyDofs {x}
단일 운동방정식 구성을 통한 빠르고 정확한 동적 시스템해석
MFBD : 강체와 유연체가 모두 포함된 시스템에 대한 동역학 해석
RFLEX FFLEX
DeformationStress
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For what to use RFLEX?
Mode 1
Mode 2Mode 3
Mode 4
Mode 5Mode 6
CMS Method
This approach is quite suitable for linear FE models with fast calculation speed by reducing the overall number of nodal degrees of freedom of a structure
to a small number of DOFs.
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RFLEX is suitable for…
Case 1: 미소 변형을 갖는 Large-sized FE models
Lathe MachineCar Chassis
Vehicle Frame Wheel Loader
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RFLEX is suitable for…
Case 2: 스프링과 같이 유연체의 전체적인 변형형상이 주요한 모델
Coupled Torsion Beam Axle (CTBA)
Leaf Spring
Non-self-contact Coil Spring
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RFLEX is suitable for…
Case 3: 하중의 작용점이 일정한 Link류의 부품
Rotor BladesLanding Gear
Parking Brake Latch Crank Arm
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For what to use FFLEX?
This approach is quite suitable for non-linear FE models for flexible bodies that undergo large motion with large or complex deformation, complex contact, and
nonlinear materials.
Dimple formation
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FFLEX is suitable for…
Case 1: 기하학적 대변형이 발생하는 모델
Bending Hose
Paper
Flexible Flat Cable
Rubber Belt
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FFLEX is suitable for…
Case 2: contact의 위치가 이동하는 FE models
Linear Stage
Differential Gear Spur Gear Pair
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FFLEX is suitable for…
Case 3: 국부 하중에 따른 응력집중이 생기는 경우
Pin Insertion
Finger Arm (Piston Valve) Track Link
Rod Bending
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FFLEX is suitable for…
Case 4: 좌굴현상이나 재료의 비선형적 특성이 중요한 경우
Thin Plate (Plastic)
Steel Hair Pin Buckled Button
Rolling Hyper Elastic
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Summary about RFLEX and FFLEX
선형소재 미소변형
하중 작용점 일정
대형FEM모델
제어 시스템 해석
비선형재료 또는대변형
접촉 및 하중점 변동
중소형FEM모델
동역학적 거동 해석
비선형성
해석속도
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G-Modeling (MFBD)
RIGID
FFLEX
RFLEX
For reuse of model through easy
conversion on one platform
G-Modeling
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G-Modeling : G-Body(Conversion)
RIGID RFLEX FFLEX
-Reverser(Mode
elimination)Reverser RIGID
Meshing(Auto-Mesher)Eigen Analysis
(RFlexGen)
-Eigen Analysis
(RFlexGen)RFLEX
Meshing(Auto-Mesher)
Reverser - FFLEX
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G-Modeling : Connection
Keep joints and contacts as used
G-Connector
G-Contact
Assist Modeling
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Coupled Simulation with External CFD Codes
Particle method - MPS/SPH
Without MESH
Particles move during
calculation
Particle
Effective
radius
MPS (Moving Particle Simulation or Semi-implicit)?
Computational method for the simulation of
incompressible free surface flows. It is a macroscopic,
deterministic particle method (Lagrangian meshfree
method) developed by Professor Koshizuka (Tokyo
University) et al. (1996). Particleworks is a
commercial CFD code based on MPS method.
Data exchange at every step between two codes
makes the result more precise than any other similar
solution.
Bi-directional data exchange between Particleworks and RecurDyn
Planet Gear TrainGeometry Courtesy by Simon Michaud
& Animated by FunctionBay Japan
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Now available what was impossible!
175,000개2.5초해석
22시간소요
138,7720개4.5초해석
23.5시간소요
68,000개10.0초해석16시간소요
135,474개5.0초해석
24시간소요
차동기어박스내의윤활유스프레이(contour = particles velocity & pressure) 단기통엔진내의윤활유온도(점성)차이에따른회전토크의변화
주행중차량연료탱크내의오일슬로싱 진동이륜차엔진내의윤활유스프레이및슬로싱
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Flooded road test (관수로 주행)
Nissan Reef From : https://www.youtube.com/watch?v=KsPyKiYZNtU
Background and object여름철 게릴라성 집중 호우에 의해 도시의 저지대 도로가 침수된 경우를 가정하여, 차량이침수로를 주행 가능한지를 검증. 실차 검증뿐 아니라, 해석을 통해 이를 사전 검증하고자하는 요구가 발생.
엔진 정지 원인 파악
에어-인테이크(공기 진입구)를 통해 엔진 내부로 물 유입 여부 파악
엔진룸내의 전기/전자 장치의 누전 여부 파악
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Pre-test and simulation
Ford Explorer
DATA from : http://www.ncac.gwu.edu/vml/models.htm
Displacement of Front Suspension
Displacement of Rear Suspension
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피수(被水) 및 방청Background and object한국, 일본, 미국, 북유럽에서는 겨울철 차량의 교통 이동 확보를 목적으로 도로에 염화칼슘계의
제설제를 도포한다. 그로인해 자동차는 극심한 부식 환경에 노출되어 있으며 일부 국가에서는 이에 따른
자동차의 방청품질 목표가 설정되어 있다. 최근 차량 주행에 따라 피수 메커니즘의 분석을 시뮬레이션을
통해 진행하는 것을 일부 제조사에서 검토하기 시작했다.
차량 하부의 녹 발생
SUZUKI Jimny 주행영상 From : https://www.youtube.com/watch?v=yKfigzNj6sY
방청 강판 적용 및 화학처리법의 개선 등 방청 대책
차량 주행시의 피수 메커니즘의 이해
물의 유입이 어려운 차량 구조 설계
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Bumpy road test
Counting particle impact numbers to know specific surfaces susceptible to having splashed water on bumpy roads