혁신적인 다이나모미터 설계

Design & Projects Limited는 혁신적이고 복잡한 공학적 문제에 대한 솔루션을 제공하는 엔지니어링 설계 및 프로젝트 관리 서비스를 제공합니다. LUSAS Analyst의 도움을 받는 전형적인 작업 중 하나는 미국에서 항공기 타이어와 브레이크를 테스트하기 위한 새로운 유형의 다이나모미터 설계입니다.

전통적인 다이나모미터에서는 테스트 휠이 도로 휠의 외부에서 회전하지만, 본 설계 과제에서는 테스트 휠이 도로 휠 플랜지 내부에서 회전하도록 제안되었습니다. 이는 플랜지 내부에 표면 처리를 적용하여 보다 현실적인 테스트 환경을 제공하는 이점이 있었습니다. 테스트 휠의 타이어 크기는 직경 18-56인치, 너비 6-25인치로 조정되어야 했습니다. 테스트 및 도로 휠 직경에 대한 추천 설계 비율에 따라, 올바른 타이어 접촉을 위해 172인치의 다이나모미터 내부 플랜지 직경이 필요했습니다. LUSAS 모델에 수직으로 작용하는 150,000 lbf의 타이어 하중과 회전면에 수직으로 작용하는 30,000 lbf의 하중이 적용되었으며, 최대 작동 응력을 산출하기 위해 도로 휠 속도는 350 mph로 설정되었습니다. 요구되는 해석의 유형 때문에, 신뢰할 수 있고 비용 효율적인 솔루션을 달성하기 위해 LUSAS의 사용이 필수적이라고 판단되었습니다.

초기 연구에서 플랜지의 후프 응력이 400MPa를 초과하는 것으로 나타났습니다. 원심 응력이 대부분을 차지하므로, 기존 설계를 정제할 여지가 거의 없었고, 이로 인해 도로 휠의 플랜지에 압축 응력을 유도하기 위해 축소된 림을 추가하는 계획이 발전했습니다. 이 림의 프로필은 도로 휠보다 더 강한 재료를 사용할 수 있도록 허용했습니다.

축소된 림의 장착으로 인한 응력	타이어 하중 및 350 mph 도로 휠 속도로 인한 응력

LUSAS는 플랜지와 림의 상대 두께를 변화시켜 그 효과를 조사하며, 간섭 적합의 변화를 살펴보는 데 사용되었습니다. 도로 휠이 기본적으로 비대칭 구조였기 때문에, LUSAS의 푸리에 해석 기능이 사용되었습니다. 이를 통해 소규모 변경을 신속하게 통합하고 재해석할 수 있었습니다. 타이어 착지 충격을 시뮬레이션하는 최적의 하중 패턴이 발견되어 이후 연구 전반에 걸쳐 사용되었습니다. 혁신적인 다이나모미터 설계는 초기 압축 응력과 최대 작동 인장 응력 간의 균형을 잘 이루어 성공적으로 평가되었습니다. 얻은 결과로부터 잠재적인 피로 문제를 평가하기 위해 추가적인 피로 평가가 수행되었습니다.

“이 프로젝트는 우리가 수행하는 작업의 전형적인 예입니다. 우리는 혁신적 공학 문제를 해결하는 데 특화되어 있기 때문에, 어떤 유형의 해석 문제에 대해서도 신뢰할 수 있는 답변을 제공하는 해석 소프트웨어가 필요합니다. LUSAS Analyst는 이러한 요구를 충족시켜 주며, 매우 비용 효율적인 방식으로 우리 내부 설계 능력을 향상시켜 줍니다.”

Bill Coleman, Design & Projects 이사