모델링 개요

Walker Wingsail Systems는 최신의 유리섬유와 탄소섬유로 구성된 합성 재료를 사용하여 차세대 요트를 설계하고자 하였으며, LUSAS Composite 를 사용하여 해석을 진행하였습니다.

8절점 Thin Shell 요소를 사용하여 3차원 모델을 완성하였으며, 제작과정과 해석과정을 일치시키기 위해 3가지의 주요 부분으로 분리하여 별도로 모델링하여 접합시키는 형태로 해석을 진행하였습니다. 합성부재의 모델링 합성재료를 모델링하기 위해 17가지 다른 형상과 합성 부재 관련 데이타를 생성하였는데, 합성되는 각 층별 재료의 배치순서와 재료의 방향성, 층별 두께 등의 정보가 여기에 포함됩니다.

LUSAS Composite 을 통해 각 층별로 독립적으로 방향성과 배치 순서 등은 아래 그림에 표시된 바와 같습니다.

국부 해석 및 하중 조건의 구성 전체계 해석에 이어 국부해석을 진행하였으며, 외력에 대하여 등분포하중을 사용하였고, 전체계해석에서 각종 하중조합에 따른 결과와 맞도록 경계조건을 구성하기 위해 집중하중을 각 위치에 재하하였습니다.

해석 결과

정적선형해석 결과는 설계의도에 따른 예측과 일치하는 것으로 확인되었으며, 각 합성 부재 층별로 주응력을 확인하였는데, 형상의 변화가 심한 바닥에 가까운 부근에서 비교적 큰 응력이 발생하였고 나머지 합성 층별 응력은 작은 것으로 확인되었습니다. 파괴모델의 적용 및 설계 최적화 합성층에 대한 파괴 모델로는 Cowin Failure Criteria를 적용하였는데, 합성층의 박리(파괴)과 발생하는 것을 예측함으로써 해석을 진행하는 과정에 있어서 설계 형상을 최적화하는데 도움을 줄 수 있었습니다.