COMSOL Multiphysics® 5.3a Release Highlights



Multibody Dynamics Module Updates


Multibody Dynamics Module 사용자에게 있어서, COMSOL Multiphysics® 버전 5.3a은 더미 구조 시스템과 새로운 Cam-Follower 조인트 형태를 모델링 할 수 있는 새로운 인터페이스를 제공하고 있습니다. 아래의 다물체동역학 관련 특징을 습득해 보시기 바랍니다.

Lumped Mechanical System Physics Interface

새로운 Lumped Mechanical System 인터페이스를 사용하여, 질량, 댐퍼, 스프링이나 기타 다른 물리량의 사용으로 형상이 없는 수학적인 양식인 기계구조 시스템을 모델링할 수 있습니다. 이것은 특히 스피커와 같은 전기구조시스템에서 등가회로모델을 제작하는데 유용합니다. 이러한 인터페이스는 무차원에서 3차원에 이르는 임의의 공간에서 구성부품이 추가되고, 더미 성분들은 임의의 길이로 유한요소 모델에 연결 가능합니다.

Lumped Mechanical System 인터페이스에서 이용 가능한 기능.

Lumped Mechanical System 인터페이스에서 이용 가능한 기능.


Cam-Follower Joint

Multibody Dynamics 인터페이스에 있는 새로운 Cam-Follower 조인트 조건이 임의의 물체 위에 있는 위치가 다른 상대물의 경계면을 따라 움직이는 상황을 모델링 하는데 사용 가능합니다. 이러한 새로운 기능은 기존 캠샤프트 혹은 유사 메커니즘을 모델링 하는데 유용하게 사용됩니다. 캠과 상대부품은 강체(rigid)나 유연체(flexible)로 정의할 수 있습니다. 이로 인해, 두 상대부품 간의 접촉력(contact force)을 계산할 수 있습니다.

새로운 조인트 조건을 사용하여 모델링한 캠-팔로우어 메커니즘.

새로운 조인트 조건을 사용하여 모델링한 캠-팔로우어 메커니즘.


Improved Default Plots

구조 해석 인터페이스의 기본 결과는 보다 유익한 시각화 결과를 생성합니다. Application Library에 관련 기능을 소개 하였습니다. 아래에 설명된 것처럼 많은 변화가 있습니다:

  • von Mises stress 결과는 RainbowLight로 변경
  • 고유진동수 계산 및 좌굴 해석에서 모드 형상 결과는 AuroraBorealis로 변경
  • 모드 형상 결과에서 크기의 물리적인 의미가 없다는 것을 강조하기 위해서 범례는 삭제
  • 빔과 트러스 해석 결과에서 단면 힘은 대칭 색의 Wave로 변경
    • 이 기능은 압축과 인장을 쉽게 인식 할 수 있게 합니다.
  • 접촉 해석 결과로 선(2D), 등고선(3D) 형태로 접촉 압력이 추가되었음
  • 응력 선형화 결과의 범례가 표시됨
  • Shell 인터페이스로 생성되는 변형되지 않은 형상이 기본 결과로 출력됨
    • 소성이나 크리프(creep)와 같은 재료 모델을 사용할 경우에 응력 결과에 유효 소성 변형량을 등고선 형태로 표시 함
  • Nonlinear Structural Materials 모듈과 Geomechanics 모듈에 적용
  • 피로 인터페이스에서 파괴 사이클과 사용 요인의 결과를 Traffic color table로 표시함
    • Fatigue Module에서 사용 가능

밝은 색(RainbowLight Color table)의 응력 결과가 확인 되고 소성 변형과 접촉 압력이 등고선으로 표시되는 것이 기본 설정인 것을 위의 예시를 통해서 확인 됩니다. 비교를 위하여 아래 작은 결과는 이전 버전(5.3)에서 동일한 결과를 표시하였습니다.

밝은 색(RainbowLight Color table)의 응력 결과가 확인 되고 소성 변형과 접촉 압력이 등고선으로 표시되는 것이 기본 설정인 것을 위의 예시를 통해서 확인 됩니다. 비교를 위하여 아래 작은 결과는 이전 버전(5.3)에서 동일한 결과를 표시하였습니다.


New Tutorial Model: Modeling a Radial Cam-Based Valve-Opening Mechanism

이 예제를 통해, 스프링 하중이 인가된 로커암과 레이디얼캠이 있는 개방 밸브 메커니즘을 연구할 수 있습니다. 시스템 구성부품은 강체로 모델링 되었으며 프리즘, 힌지, 슬롯 및 캠-팔로우어 조인트로 연결되어 있습니다. 과도 해석이 여러 가지 스프링 강성값에 대해 수행되었습니다. 모델의 각 구성부품 간에 나타나는 결과물은 상대속도(follower velocity), 상대가속도(follower acceleration), 캠 상대결속력(cam follower connection force) 그리고 토오크(torque) 등이 있습니다.

표면에 작용하는 물리량의 출력은 수직방향 속도이며, 구성부품에서 속도장을 화살표로 나타내고 있습니다. 그래프는 상대물의 가속도 이력을 나타냅니다.

표면에 작용하는 물리량의 출력은 수직방향 속도이며, 구성부품에서 속도장을 화살표로 나타내고 있습니다. 그래프는 상대물의 가속도 이력을 나타냅니다.

Application Library path:

Multibody_Dynamics_Module/Tutorials/radial_cam_follower

New Tutorial Model: Lumped Model of a Vehicle Suspension System

이 예제는, 11개의 자유도를 갖는 차량 시스템을 더미 모델(lumped model)로 해석한 것입니다. 더미 기계구조 시스템을 나타내는 질량, 스프링, 댐퍼노드가 승객의 시트를 포함한 서스펜션 시스템 및 바퀴를 모델링 하는데 사용됩니다. 3개의 자유도를 갖는 차체는 Multibody Dynamics 인터페이스에서 강체로 모델링 됩니다. 주어진 도로상황 이력에 대해 차량의 움직임 및 시트 진동 레벨을 해석하는 과도해석이 수행되었습니다.

차량의 이상적인 모델이 Lumped Mechanical System 인터페이스에서 바퀴 및 시트(배경그림)에 상응하는 노드를 통해 모델링 되었으며, 네 개의 시트에서 발생하는 가속도(그래프)가 계산됩니다.

차량의 이상적인 모델이 Lumped Mechanical System 인터페이스에서 바퀴 및 시트(배경그림)에 상응하는 노드를 통해 모델링 되었으며, 네 개의 시트에서 발생하는 가속도(그래프)가 계산됩니다.

Application Library path:

Multibody_Dynamics_Module/Automotive_and_Aerospace/lumped_vehicle_suspension_system

New Tutorial Model: Lumped Model of a Human Body

다음 예제에서는, 인체를 5개의 자유도를 갖는 더미 모델로 구성하여 해석하는 방법을 나타내고 있습니다. Lumped Mechanical System 인터페이스의 Mass, spring, Damper노드는 인체 및 바닥을 모델링 하는데 사용되었습니다. 우선, 고유진동 해석이 시스템의 고유진동수 추출을 위해 수행되었으며, 특정 바닥 가진에 대한 시스템의 응답을 알아내고자 주파수 응답 해석을 수행하였습니다.

세 가지 상이한 지반 강성값에 대해 지반에서 신체의 하반신에 전달되는 진동 전달률(Transmissibility) 해석

세 가지 상이한 지반 강성값에 대해 지반에서 신체의 하반신에 전달되는 진동 전달률(Transmissibility) 해석

Application Library path:

Multibody_Dynamics_Module/Biomechanics/lumped_human_body

Updated Tutorial Model: Lumped Loudspeaker Driver Using Lumped Mechanical System

전계 및 기계적 스피커 부품의 거동을 나타내는 집중(lumped) 매개변수가 있는 무빙코일을 포함한 스피커 모델입니다. Thiel-Small 매개변수(미소 신호 매개변수)는 집중 모델의 입력값으로 사용됩니다. 여기에서는, 무빙질량, 서스펜션의 컴플라이언스와 같은 기계적인 스피커 부품과 함께 서스펜션의 기계적 손실이 Lumped Mechanical System 인터페이스를 통해 모델링 할 수 있습니다.

등위면(스피커 콘 상부)으로 출력한 음압과 surface plot으로 출력한 음압 (스피커 콘 하부)

등위면(스피커 콘 상부)으로 출력한 음압과 surface plot으로 출력한 음압 (스피커 콘 하부)

Application Library path:

Acoustics_Module/Electroacoustic_Transducers/lumped_loudspeaker_driver_mechanical