개요

고객사에서 제공한 형태의 Crown에 40kgf의 하중이 가해졌을때, Crown의 마모 전/후(접촉점 변경)의 Crown과 Crown 서포트에 발생하는 응력에 대한 분석을 목적으로 구조해석을 수행하였습니다.
마모에 따른 발생응력 변화를 비교하기위해 Case.1 마모전/ Case.2 마모 후 두개의 케이스로 구분하였습니다. 접촉점을 고려하여 모델링 어셈블리를 진행하였으며, 모델링 구성요소는 하기의 그림과 같습니다.

Pre-Processing

유한요소모델의 요소 개수는 975,351 개, 절점의 개수는 1,649,755개로 모델링 되었으며, Solid 요소로 모델링 되었고 Tet4요소를 사용했습니다. 주요 관심부위인 Crown support에는 더 조밀하게 절점과 요소를 배치하였으며 Crown 과 Crown support는 등방성 및 선형 탄성 재질로 가정합니다.

Solving

 하중조건 및 구속조건은 Case.1(마모전)과 Case.2(마모후)가 동일하게 적용됩니다. 하중조건은 36Crown support의 바닥면에 40kgf(392.4N)을 바닥면의 수직 방향으로 Crown에 압축하중이 작용하도록 하였으며, 구속조건은 26 Crown support의 바닥면을 6자유도(6DOF) 고정했습니다. 공통적인 접촉조건으로 Case1과 Case2에 Crown과 Crown support 접촉부위에 Bonded 적용하였습니다. 접촉면의 슬라이딩을 고려하여 No separation 적용하고, Case.1 26/36 Crown의 6Point에 No separation 적용, Case.2에는 마모를 고려한 8Point에 No separation 적용 (면적과 contact point 증가)하였습니다.
 

Post-Processing

해석 결과, Crown Support에 발생하는 응력분포는 마모 전(Case.1)의 경우, 마모 후(Case.2)에 비해 상대적으로 응력 집중되는 경향이 높습니다.  Case.1의 경우 Crown간의 접촉면적 이 상대적으로 작아서 하중부하 시 큰 변위를 발생시킵니다. 이에 따라 발생하는 압축이외의 하중에 의한 것으로 예상됩니다.