COMSOL Multiphysics® 5.3a Release Highlights



Rotordynamics Module Updates


Rotordynamics Module 사용자에게 있어, COMSOL Multiphysics® version 5.3a은 6가지 구름(rolling element) 베어링, 회전체 모델과 솔리드 모델간의 연동을 위한 새로운 멀티피직스 연동, 그리고 유체 트러스트 베어링을 제공합니다. 아래의 회전체 동역학 해석관련 기능을 살펴 보십시오.

Rolling Element Bearing

6가지 유형의 구름베어링이 Rotordynamics Module에 추가되었습니다:

1. Deep groove ball bearing
2. Angular contact ball bearing
3. Self-aligning ball bearing
4. Spherical roller bearing
5. Cylindrical roller bearing
6. Tapered roller bearing

베어링 각각은 구름 요소를 일렬(single row) 혹은 이열(double row)로 나타냅니다. 모델은 구름 요소 및 내외경부 간의 접촉 강성을 비선형 특성으로 표현합니다.

6가지 베어링 유형과 이들의 기하학적 매개변수들. 아래 좌측 그림은 구름요소의 임의의 개수가 하중을 전달하는 방법에 대해 묘사하고 있습니다.

6가지 베어링 유형과 이들의 기하학적 매개변수들. 아래 좌측 그림은 구름요소의 임의의 개수가 하중을 전달하는 방법에 대해 묘사하고 있습니다.

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Coupling Hydrodynamic Bearings to Solid Models

Solid-Bearing 이라는 새로운 멀티피직스 연동 노드가 추가되었는데, 이는 Solid Mechanics 혹은 Multibody Dynamics 에서의 움직이는 구조체와 Hydrodynamic Bearing 인터페이스에 있는 저널 베어링을 연동하는 것입니다. 베어링은 유연체(flexible)에 고정하거나 혹은 장착되어 있는 것으로 간주될 수 있습니다.

Multibody Dynamics Module을 통해 유막저널 베어링 내에서 회전체로 모델링 한 탄성축. 베어링 내의 압력분포는 전적으로 축의 굽힘에 좌우됩니다.

Multibody Dynamics Module을 통해 유막저널 베어링 내에서 회전체로 모델링 한 탄성축. 베어링 내의 압력분포는 전적으로 축의 굽힘에 좌우됩니다.


Hydrodynamic Thrust Bearing

Hydrodynamic Bearing 인터페이스는 유체 트러스트 베어링의 해석을 위한 것으로 COMSOL Multiphysics® 버전 5.3a에 새롭게 추가된 기능입니다. 베어링 유형은 틸팅패드(Tilted Pad), 테이퍼(Tapered), 사용자 정의의 형태가 있습니다. 틸팅패드 베어링은 포인트피봇 혹은 라인피봇 형태 중 하나를 취합니다. 부가적으로, 윤활의 공동현상(cavitation)을 지배방정식에 포함할 수 있습니다.

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트러스트 베어링에서 압력분포 및 패드 프로파일

트러스트 베어링에서 압력분포 및 패드 프로파일


Improved Default Plots

구조 해석 인터페이스에서 기본 결과는 보다 유익한 시각화 결과를 생성합니다. 어플리케이션 라이브러리에 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 버전에서 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 버전에서 동일한 결과를 표시하였습니다.


New Tutorial Model: Stability of a Turbocharger Influenced by Cross-Coupled Bearing Forces

유체 베어링에 있는 상호작용력은 종종 로터에서 부방향(negative) 댐퍼로 작용합니다. 임계속도 근방에서, 이것은 터보차저에 의해 제어불능의 진동을 야기시키는데, 종국에는 베어링의 손상 위험을 초래합니다. 이 예제에서는, 회전 동역학에서 상호작용하는 힘들의 영향을 분석할 수 있습니다. 검토 사항으로, 이러한 진동을 저감하는 방법에 대해 논의되어 있습니다.

500rpm에서 시스템의 1차 고유진동모드가 RPM 및 가진주파수에 따른 진폭을 나타내는 waterfall선도

500rpm에서 시스템의 1차 고유진동모드가 RPM 및 가진주파수에 따른 진폭을 나타내는 waterfall선도

Application Library path:

Rotordynamics_Module/Automotive_and_Aerospace/turbocharger_stability_analysis

New Tutorial Model: Effect of Roller Bearing Clearance on Nonsynchronous Vibration of a Rotor

베어링 간극(clearances)은 로터의 비동기(nonsynchronous) 진동을 회피하기 위해 최소화되어야 합니다. 그러나, 너무 타이트한 간극은 베어링의 수명을 단축시킵니다. 이 예제는 상이한 반경방향 공차에 대해서 비선형 접촉에 의한 진동을 비교하였습니다.

베어링 간극값에 따른 상이한 동적응답 특성; 가장 큰 간극은 중간 및 높은 수준의 베어링 작용력과 함께 불안정을 야기합니다.

베어링 간극값에 따른 상이한 동적응답 특성; 가장 큰 간극은 중간 및 높은 수준의 베어링 작용력과 함께 불안정을 야기합니다.

Application Library path:

Rotordynamics_Module/Tutorials/nonsynchronous_rotor_vibration_with_roller_bearing