Question
X,Z 방향으로의 Contact force 발생 원인이 무엇일까요?
리커다인 시뮬레이션 진행하고 있는데 CMotion을 사용하여 Y 방향으로의 강제운동을 시키는 상황에서 X,Z 방향으로의 Contact force가 발생하는 원인이 무엇일까요? 그 영향으로 인해 고정되지 않고 수평이동이 발생하게 됩니다.
Node contact이 문제인가 싶어서 해제한 후에 진행해봤으나 동일한 문제가 발생하였고 여러 방법들을 시도하였으나 문제가 해결되지 않았습니다.
원인이 무엇일까요?
Answer
원인 분석
1. Patch 크기 및 형상 문제
•
RecurDyn은 Patch 데이터에 기반하여 Contact Force를 생성하는데, 평평한 면과 평평한 면 사이의 Contact 이라고 할지라도 Patch가 완전히 Symmetric하게 생성되어 있지 않으면 면을 구성하는 각 Patch에 불균일한 Force가 작용함. 그로 인해 실제 물리적으로는 발생할 수 없는 현상이 나타날 수 있음.
•
아래 영상의 7분 53초 ~ 8분 30초 내용을 보면, Patch의 Surface Type에 따라 해석 결과가 달라지는 것을 볼 수 있음. 현재 질문 내용과 유사하게 Patch 형상 문제로 원래라면 회전하지 않아야 하는 방향으로 힘이 작용하여 회전하는 결과가 나타남. (P.S. RecurDyn YouTube 채널의 비기너 키트 강의 내용 정도는 필수로 완강할 것!)
•
간단한 해결법은 Surface Patch 옵션에서 Max. Facet Size Factor를 작게 가져가서 그 불균일 정도를 줄이는 것.
•
현재 시뮬레이션 하고자 하는 문제는 원 형상의 Surface에 대한 Patch 데이터를 생성해야 하기 때문에 Plane Tolerance Factor 또한 낮은 값을 사용하기 권장.
2. Contact Property에서 너무 낮은 Contact Stiffness 사용
•
지금 TargetSat과 Base 사이에 25 N/mm의 Contact Stiffness가 적용되고 있으며, 아마 그림에 나타난 것처럼 Rubber 재질의 Contact 고려하여 해당 값을 설정한 것으로 보임.
•
다만, 해당 물성은 곡률 반경이 0.5 mm인 물체와 500000 mm인 물체 사이에 대해서 Hertz Contact 모델에 기반하여 결정된 것이기 때문에, 지금같이 평평한 면 사이의 Contact 시뮬레이션 할 때는 조금 키워서 사용하는 것이 나아보임.
•
너무 낮은 Contact Stiffness를 사용하면, 특정 Penetration 깊이까지 두 Body 사이에 충분한 Normal Force가 작용하지 않음. 이는 해당 상황에서 마찰력이 충분히 작용하지 못함을 의미하며 Patch 형상 불균일로 인한 비물리적 힘이 더 잘 작용할 수 있음.
Solution
원형 Surface에 대한 Patch 생성
•
Locking_Plate와 TargetSat의 Surface는 원형이기 때문에 Symmetric 한 Patch 형상을 생성하기 위해서는 Max. Facet Size Factor를 적절히 큰 값으로 설정할 필요가 있음.
•
Max. Facet Size Factor를 작게 하면 Patch를 작게 생성하기 위해 원형 모서리 부분에 비정형의 삼각형 형상이 많이 생성되지만, Max. Facet Size Factor를 크게 하면 원 중심을 기준으로 균일하게 Patch를 분포시킬 수 있음.
◦
Plane Tolerance Factor = 2 & Max. Facet Size Factor = 1
◦
Plane Tolerance Factor = 2 & Max. Facet Size Factor = 6
사각형 Surface에 대한 Patch 생성
•
앞선 원형 Surface에 대해 최대한 접촉 Node 개수를 늘리기 위해 Max. Facet Size Factor를 작게 설정함으로써 촘촘한 Patch를 생성함.
•
추가로 Bounding Buffer Length가 불필요하게 커서 줄였음.
•
TargetSat과 Base 사이의 Contact도 동일한 방식으로 변경함.
Simulation Results
•
내 컴퓨터 기준 약 4분정도 소요됬으며, 파지 이후 기존 모델처럼 급격히 회전하거나 움직이는 현상이 사라짐.
