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활용사례
축 임펠러 허브의 설계 최적화축형 임펠러 허브의 설계 최적화
오스트레일리아 제롬에 위치한 Air Radiators Pty Ltd(현재 Austrim 그룹의 일부)는 LUSAS 유한 요소 해석을 사용하여 고급 알루미늄 합금 중간 직경 산업 축형 임펠러의 무게를 최소화하고 강도를 증가시키며 비용을 절감했습니다. 이 임펠러는 700mm에서 1100mm 직경을 가지며 720에서 2880 rpm의 속도로 작동합니다.
| 팬은 대량의 공기를 이동해야 하는 상업 및 산업 설치에 광범위하게 사용됩니다. 작동 조건은 블라스트 냉동기 및 연기 배출 팬과 같은 극한의 온도에서부터 벽돌 건조 가마에서 겪는 고도로 부식성 환경까지 다양합니다. 기타 설치에는 일반 공조, 공기 폭발 열교환기 및 공기 배출 시스템이 포함됩니다. 새로운 허브 설계는 모든 현재 작동 조건을 만족해야 하며, 제조 비용을 절감하고 제품 품질을 향상시켜야 했습니다. 이를 위해 조립 부품 수를 27개에서 2개로 줄여 공구를 합리화하고 조립 시간을 단축했습니다.
LUSAS는 기존 허브를 해석하고 현재 설계와 새로운 제안 설계에서의 응력과 변위를 확인하는 데 사용되었습니다. 모델 데이터는 LUSAS CAD 툴킷을 사용해 가져왔습니다. 기하학의 복잡성으로 인해 전체 3차원 해석이 필요하며, 3D 비선형 브릭 요소를 사용했습니다. 원심력 발전으로 인한 임펠러 공기 압력에 의한 비틀림 모멘트, 볼트 클램핑 힘, 날개 하중과 같은 여러 하중에 대해 포괄적인 선형 응력 해석이 실시되었습니다. 이러한 하중 사례는 LUSAS의 하중 조합 기능을 사용해 결합되었습니다. 결과는 허브의 가장 높은 응력 수준을 보이는 영역에 대한 설계 노력을 집중시키고 설계자가 압력 주조 공정의 엄격한 치수와 단면 제약 조건을 충족할 수 있도록 했습니다. 이 해석은 또한 디자이너에게 새로운 팬 설계와 기존 팬 설계 간의 응력을 비교할 수 있는 정보를 제공하여 최종 설계에 대한 신뢰감을 높였습니다. 이 해석을 위해 LUSAS를 사용함으로써 Air Radiators Pty Ltd는 물리적 프로토타입을 제작하고 테스트하는 데 소요되는 시간을 절약했습니다. |
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Air Radiators는 이제 그들의 전체 팬 범주에 대한 해석 프로세스를 LUSAS의 매개변수 명령 기능을 사용하여 자동화할 것을 고려하고 있습니다. 이 기능을 사용하면 엔지니어가 모델과 설계 데이터를 입력하는 동안 사용할 프롬프트 메뉴를 생성하고, 유사한 형태의 부품에 대해 기하학적 생성, 메싱 및 하중 사례 할당을 자동화할 수 있습니다. 매개변수 명령 언어는 일관되고 포괄적인 보고서 생성을 위해 결과 도표 및 그래프를 생성할 수도 있습니다. 매개변수 접근 방식은 유한 요소 해석가의 전문 지식을 내장하므로, Air Radiators Pty Ltd는 이 기능을 통해 축적된 전문 지식을 유지하면서 주니어 엔지니어가 일관된 품질 보증 표준으로 많은 ‘what if’ 시험을 수행할 수 있도록 할 수 있습니다.
