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리커다인 2023 : 솔버 개선 및 다물체 동역학 해석 기능 강화
2022-11-01 5,080 6
  • 개발 및 공급 : 펑션베이
  • 주요 특징 : 지속적인 솔버 개발을 통해 Static 솔버 성능과 접촉 해석 속도가 대폭 향상, 지오메트리의 관계에 따른 형상 업데이트, 모델의 단위계 변환, 개선된 해석 결과 녹화 기능, 모델 단위계 변환 기능, 리커다인의 유연체와 파티클웍스의 유체 입자 간 양방향 열전달 해석 지원, 기본 형상에 대하여 최적의 메시를 생성하는 기능, 드라이브트레인 개선 등
  • 사용 환경(OS) : 64비트 윈도우 8/10

 

새롭게 출시되는 RecurDyn 2023(리커다인 2023) 버전에서는 2년여의 지속적인 연구 개발을 통해 N-R Static 솔버 성능과 접촉 해석 속도가 대폭 향상되었다. 또한, DOE나 최적화에 활용할 수 있도록 지오메트리(geometry)의 계층 관계에 따른 형상 업데이트 기능이 추가되었다.

이 외에도 RecurDyn의 유연체와 Particleworks(파티클웍스)의 유체 입자 간 양방향 열전달 해석이 가능하게 되었으며, 기본 형상에 대한 최적의 메시(mesh)를 생성해 주는 Primitive Auto Mesh(프리미티브 오토 메시)가 추가되었다. 그 밖에 Endless Simulation 기능이 추가되고 DriveTrain(드라이브트레인) 툴킷의 개선과 해석 결과 녹화 기능의 개선이 이루어졌다.

 

솔버 기능 강화

Static Solver 개선 및 FFlex Static

RecurDyn 솔버는 매 버전마다 지속적으로 개발되어 개선을 거듭하고 있다. N-R Static 솔버의 경우 2년여의 연구 개발을 통해 성능이 대폭 향상되었다. 이전에 비해 훨씬 안정적이고 정확하게 정적 평형상태를 계산할 수 있으며, 강체와 RFlex 보디(Modal method)는 물론 FFlex 보디(Nodal method)가 포함된 비선형 MFBD 모델의 정적 해석도 지원한다.

 


그림 1. 접촉을 수반한 MFBD 모델의 정적 평형 상태를 빠르고 정확하게 계산

 

특히, FFlex 보디가 포함된 모델의 정적 해석을 수행할 수 있는 FFlex Static의 경우, 유연체에 대한 구조 해석을 통해 정적 상태의 변형 및 응력 확인이 가능하며, FFlex 보디의 Self Contact는 물론 다른 보디 간의 접촉까지 고려한 MFBD 모델의 정적 해석을 지원한다. 또한 유연체의 변형된 형상이 필요한 경우, 정적 해석과 Extract 기능을 활용하면 손쉽게 변형된 형상을 만들 수 있다.

 


그림 2. 팽팽하게 당긴 상태 계산

 


그림 3. 트랙링크의 정적 해석

 


그림 4. 섀시 구조 해석

 


그림 5. 초기 평형상태 계산

 

이를 통해 자동차, 굴착기와 같은 모델의 초기 평형 상태를 사전에 계산함으로써 해석 속도와 정확도를 개선하고, 동적 조건을 고려하기 전 정적 해석을 이용한 사전 튜닝을 통해 전체적인 해석 시간을 줄일 수 있다. 또한, 관성의 효과가 작은 모델의 경우 준정적 해석(quasi-static analysis)을 이용하여 모델의 거동을 빠르게 확인할 수 있으며, 시스템의 가동 범위(range of motion)나 보디 간의 간섭을 정적 해석으로 예측할 수 있다.

 


그림 6. Quasi-static을 이용한 로봇 거동 확인

 

접촉 해석의 다중 프로세서 처리 지원

RecurDyn에서 접촉을 해석할 수 있는 Geo Surface Contact 요소의 알고리즘 개선 및 다중 프로세서 처리(SMP) 지원을 통해 접촉 성능이 약 50% 개선되었다. 이에 따라 Geo Surface Contact가 많이 사용된 시스템의 경우 해석 시간이 최대 40~50% 단축된다. RecurDyn 2023에서 별도의 모델 수정 없이 향상된 접촉 알고리즘이 적용된다.

 


그림 7

 

RecurDyn의 동역학 모델에서는 접촉이 사용되는 것이 일반적이기 때문에 대부분의 모델의 해석 속도가 개선된다. 또한 강체는 물론 FFlex, RFlex와 같은 유연체가 포함된 MFBD 모델에서도 향상된 접촉 성능을 경험할 수 있다.

 


그림 8. Clutch 모델 접촉 성능 31% 개선

 


그림 9. Web Handling 모델 접촉 성능 33% 개선

 

이러한 접촉 성능 개선은 연속적으로 일정한 접촉력이 발생할 때, 혹은 접촉 요소가 많고 지속적으로 접촉이 발생할 때, FFlex 계산량보다 접촉 계산량이 많을 때 더욱 유용하게 작용한다.

 

MFBD 기능 강화

FFlex Thermal과 Particleworks의 양방향 열유체 연성해석

RecurDyn의 유연체와 Particleworks의 유체 입자 간의 양방향 열전달 해석을 지원한다. Particleworks에서 계산한 HTC(Heat Transfer Coefficient) 및 유체의 온도 정보를 설정된 시간 스텝에 따라 RecurDyn의 유연체의 온도 정보와 교환하며, 각 온도 조건을 유체 및 고체의 열전달 해석의 경계조건으로 사용한다. 두 소프트웨어는 전용 인터페이스를 통해 완전히 양방향으로 정보를 주고받는다.

 


그림 10

 

이 기능을 활용하여 유체에 의한 FFlex 보디의 냉각 및 가열 상태, 그에 따른 구조체의 팽창 및 수축을 예측할 수 있다.

또한, FFlex Thermal 개선으로 노드(node)의 온도를 확인할 수 있는 Expression 함수가 추가되어, 노드의 시간에 따른 온도 변화를 확인할 수 있다.

 

메셔(mesher) 개선

Sphere, Box, Cone 형상에 대한 최적의 메시를 생성해 주는 Primitive Auto Mesh 기능이 새롭게 추가되었다. RecurDyn에서 생성한 Sphere, Box, Cone 지오메트리를 지정할 수 있으며, 형상에 맞는 고품질 메시를 생성할 수 있다.

 


그림 11

 

Professional(MBD) 기능 강화

지오메트리의 계층 관계에 따른 형상 업데이트

RecurDyn에서 지오메트리를 생성할 때 Curve → Surface → Solid 순서로 작업을 진행할 수 있다. 이때 계층 구조(hierarchy)가 적용되는 지오메트리의 경우, 상위 지오메트리를 수정하면 하위 지오메트리도 그에 따라 업데이트되도록 개선되었다.

 


그림 12

 

Curve의 형상을 수정하면 서피스(surface) 혹은 솔리드(solid)까지 업데이트되기 때문에, RecurDyn에서 보다 다양한 형상을 사용자가 모델링하고 손쉽게 수정할 수 있다. 이를 활용하여 DOE, AutoDesign 등을 통한 형상 최적화도 수행할 수 있다.

 

시뮬레이션 모델의 단위계 변환

RecurDyn 2023부터는 모델 생성 후에도 모델의 유닛(unit)을 변경할 수 있게 되었다. 새롭게 추가된 Change Model Units 기능을 통해 RecurDyn 모델의 Force, Mass, Length, Time에 대한 유닛을 자유롭게 변경할 수 있다. 또한 사용자 정의 유닛을 직접 생성하여 사용할 수도 있다.

이를 통해 언제든지 필요에 따라 모델 단위계를 변경할 수 있어, 서로 다른 나라의 엔지니어와 기술적 대응이나 교류를 할 때 해당 나라에 맞는 단위계로 손쉽게 변경하여 작업 및 결과 학인을 할 수 있다.

 


그림 13

 

Endless Simulation

RecurDyn에서 해석을 수행할 때 Simulation End Time의 지정 여부를 결정할 수 있게 되었다. End Time 비활성화 시, End Time을 별도로 지정하지 않고 사용자가 Stop을 누를 때까지 시뮬레이션이 계속 진행된다.

이 기능을 Stop Condition 기능과 함께 사용하면 특정 조건을 만족할 때까지 시뮬레이션이 종료되지 않도록 할 수 있다.

 

해석 결과 녹화 기능 개선

기존의 해석 결과 녹화 기능이 개선되었다. 녹화 영역을 사용자가 직접 선택하거나 전체 화면으로 설정할 수 있게 되어, 다양한 결과 그래프가 포함된 애니메이션을 녹화할 수 있다.

 


그림 14

 

툴킷 기능 강화

DriveTrain 개선

GearTrain의 생성 방법이 개선되어 2개의 선기어와 1개의 캐리어가 사용되는 라비뇨식 기어를 생성할 수 있다.

또한, Rack&Pinion의 생성 및 시뮬레이션 지원하여 KISSsoft Z13 파일로 가져오기 및 저장이 가능하다. 이렇게 생성한 Rack&Pinion도 다른 기어와 마찬가지로 KISSsoft를 이용한 접촉 계산, 기어 메타 모델을 이용한 계산을 지원한다.

 


그림 15

 

그리고 Contact Pressure, SV(Sliding Velocity), PV(Pressure Velocity)를 RecurDyn 컨투어를 통해 확인할 수 있게 개선되어, 시간에 따른 변화를 직관적으로 파악할 수 있게 되었다.

 


그림 16

 

■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

정수진 sjeong@cadgraphics.co.kr


출처 : 캐드앤그래픽스 2022년 11월호

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