4D 시뮬레이터 선형 구조해석

 

 

 

 

개요

4인까지 이용할 수 있는 4D RIDER는 servo 컨트롤 박스를 통해 실내에 상영되는 영상화면 속 움직임에 맞춰 RIDER UNIT과 승객이 함께 연동 운동을 하는 놀이장치입니다. 모터로 인한 동적 움직임을 포함한 지지 구조체의 구조안정성을 확인하기 위해 구조해석을 수행하였으며, 지지 구조체의 경우 사람의 체중으로부터 발생하는 하중 및 동적 하중을 받는 것을 고려하여 FEM(유한요소해석)을 이용해 안정성을 평가하였습니다. 구조물은 탄소강 재질로 설계되었습니다. 해석 구조물의 물성치 및 계산된 하중을 적용하여 각 부위의 응력 수준 및 변위량을 판단하고 구조안정성을 검토하였습니다.

 

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Pre-Processing

고객사로부터 전달받은 도면을 참고하였으며, 해석 모델의 실제 동작성을 고려하여 하중에 직접적으로 영향을 받는 부품을 위주로 모델링하였습니다. 10mm 사면체와 육면체 메쉬를 사용해 약 20만개의 요소를 생성하였으며 주어진 하중조건, 경계조건, 구속조건을 통해 응력, 변위 결과를 분석하기 위한 해석을 실행하였습니다.

 

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Solving

구조물 운행 중에 탑승자가 착석했을 때 발생하는 하중을 최상단 플레이트에 입력하여 각 부위의 응력 및 변위를 산출하였습니다. 구조물을 지지하기 위한 bolt block을 하단에 강제 6자유도 구속조건을 부여하였고, 상단의 모터와 브라켓 사이에 연결되는 부분에는 적절한 접촉 조건을 부여해 회전이 자유롭게 인가하였습니다.  

 

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Post-Processing

4D 시뮬레이터 모델의 실제 동작성을 고려해 하중에 직접적으로 영향을 받는 부품을 위주로 구분하여 각각 평가하였으며 해석 결과는 아래와 같습니다.