Question
두 물체를 부딪혀서 RecurDyn에서 입력하는 Stiffness coefficient값과 Damping coefficient의 값을 도출해낼 수가 있나요?
Recurdyn에서 제공해준 파일에서 Stiffness를 이렇게 구한다는 것을 확인했습니다. 탄성계수와 푸아송비, 곡률반경값에 의해 K값을 구하더라구요. 이건 재료의 탄성계수랑 푸아송비 대입해서 값을 얻어내면 될 거 같은데 이거를 실험으로 물체와 물체를 부딪혀서 값을 구해낼 수가 있는지, 있다면 어떻게 구해내는 건지 궁금합니다.
Answer
1. Hertz Contact Model in RecurDyn
우선 첨부하는 FunctionBay 강의 자료를 보면,
Hertz Contact Model은 탄성 충돌하는 두 강체 구에 기반해서 모델이 수립되었고,
이때의 충돌과 관련된 주요 파라미터인 Stiffness Coefficient (K)를 구하는 방법은 질문했던 것처럼 “두 물체의 곡률반경, Young’s Modulus, Poisson’s Ratio”를 가지고 계산함
이러한 이론 모델은 정말 이상적인 상황에 기반하여 contact 과정을 모사하는 것 뿐이고,
실제 contact은 저렇게 구해진 Stiffness Coefficient를 넣어서 시뮬레이션 해도 실험과 동일한 결과가 나타나긴 어려움
지금 너가 실험하고자 하는 두 물체의 contact을 잘 모사할 수 있는 시뮬레이션을 수행하고자 하는 것이 목표라면,
1.
첨부하는 FunctionBay에서 제공하는 Contact Stiffness Helper를 이용하여 Stiffness Coefficient의 적정 범위 산출 및 임의의 값 선정
2.
두 물체의 contact 실험을 수행하고 그와 비슷한 contact 거동을 보이는 Damping Coefficient를 임의의 값으로 선정
이게 가장 현실적인 방법일 것이고, 보다 정확한 값을 선정하고 싶으면 관련 literature survey를 수행해봐야 할 듯
2. Extract Stiffness and Damping Coefficient from the Contact Experiments
실험적으로 정확한 Stiffness Coefficient 및 Damping Coefficient를 추출하고자 다음 논문처럼 정말 일이 커지기 때문에 비추
정확한 contact parameter를 찾기보다는 수행하고자 하는 실험을 빠르게 해보고 그 contact 거동을 잘 모사하는 contact parameter를 임의로 선정하는게 가장 빠를거임
뭔가 실험적으로 적당한 값을 알고 싶으면, 수행해볼 수 있는 방법은 다음과 같음:
1.
관심있는 재질로 contact 실험을 위한 시편 제작
2.
두 시편 사이의 충돌 실험(e.g. drop test) 수행 및 Dynamic Load-Cell을 이용한 Contact Load Time History 측정
3.
contact 실험과 동일한 조건으로 RecurDyn 시뮬레이션 모델 구축 및 해석 수행
4.
실험에서 측정된 Contat Load Time History와 유사한 결과가 나올 수 있는 Stiffness Coefficient 및 Damping Coefficient를 Trial & Error로 선정
P.S. 질문글 작성 후에 Input Flag 체크 요망 & 수행하고자 하는 실험 계획을 보다 자세히 작성해두면 답변할 때 참고될 듯
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