Volvo Bus Corporation은 MSC Nastran으로 표준화하여 모든 구조 분석의 니즈에 부합합니다
작성자: Anders Winkler, 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스 사업부 솔루션 마케팅 이사
엔지니어링 리얼리티 2024 Vol.1
스마트 제조 가속화
시뮬레이션은 엔지니어가 프로토타입을 물리적으로 제작하기 전에 다양한 전략과 시나리오를 모델링하고 평가할 수 있게 해주므로 최신 버스 설계에 있어 필수적인 도구입니다. 엔지니어는 시뮬레이션 소프트웨어와 기술을 사용하여 고속, 지형 또는 기상 조건과 같은 다양한 조건에서 차량의 성능을 평가할 수 있습니다. 이를 통해 물리적 테스트 및 재설계의 필요성이 줄어 시간과 비용을 절약됩니다.
시뮬레이션은 연료 효율 개선, 배기가스 감소 등 차량 성능을 최적화합니다. 엔지니어는 다양한 시나리오를 모델링하고 다양한 설계 옵션을 테스트하여 성능 목표 달성에 기여하는 최상의 솔루션을 찾을 수 있습니다.
시뮬레이션은 초기 컨셉트 단계부터 생산 전 최종 테스트까지 다양한 차량 설계 프로세스 단계에서 활용될 수 있습니다. 초기 컨셉트 단계에서 시뮬레이션을 사용하면 엔지니어는 높은 수준의 설계 결정에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 최종 검증 단계에서 시뮬레이션을 사용하면 설계를 검증하고 생산 시 발견할 수 있는 문제를 예측할 수 있으며더 높은 수준의 CAE 정확도가 필요한지 여부도 알 수 있습니다.
설계 과정에서 시뮬레이션을 사용할 때 극복해야 할 가장 중요한 과제가 무엇인지 묻는 질문에 David는 다음과 같이 대답합니다. "충분한 수준의 세부 정보를 찾고 수용하는 것입니다. CAE 엔지니어의 입장에서, 문제를 심충 분석하고 사용 가능한 최첨단 솔버를 사용하여 모든 작은 부품을 가장 정밀한 해상도로 모뎅링하는 일은 간단합니다.
그러나 프로젝트를 진행하다보면 계속 시간과 비용 문제에 부딪히게 됩니다. 즉, 모든 일을 효율적으로 수행해야 하기에 이러한 복잡한 문제에 적절한 솔버를 사용하여 모델에 올바른 세부 사항을 통합할 수 밖에 없습니다."
그림 1. 버스 BIW를 위한 SOL 101 솔루션.
"하나의 솔버에 주력하다 보면 보다 고급 시뮬레이션에 대한 내부 프로세스 및 지침을 개발하고 MSC Nastran에서 사용 가능한 기능을 탐색하며 VBC에서 사용되는 MSC Nastran 솔루션 시퀀스 수를 확장하는 방법론에 집중할 수 있습니다. 그래서 그 결정의 이점을 잘 알고 있습니다."
MSC Nastran으로 시뮬레이션
MSC Nastran은 다양한 시뮬레이션 솔루션 시퀀스 모음으로, 이를 통해 엔지니어는 다양한 문제를 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 솔루션 시퀀스 SOL 101은 구조물의 정적 강성을 측정하는 데 사용됩니다. 버스 설계 엔지니어는 이를 사용하여 차체의 전반적인 강성을 측정하고 높은 압축 또는 장력을 경험할 수 있는 바디인화이트(BIW) 구조의 일부를 시각화할 수 있습니다.
또한, SOL 400을 활용하여 프리텐션 볼트와 같이 접촉 중인 구성 요소의 고비선형 거동을 시각화할 수 있습니다.
Volvo Buses는 MSC Nastran 솔루션 시퀀스의 포괄적인 특성 덕분에 이를 표준 구조적 솔버로 선택할 수 있었습니다. David는 연이어 말합니다. "현재 당사는 거의 MSC Nastran용으로 구축된 모델들로만 구성된 모델 라이브러리를 보유하고 있습니다. 당사는 내구성, NVH 및 복합재와 같은 여러 기능을 지원하는 다양한 MSC Nastran 솔루션 시퀀스를 사용하여 시뮬레이션을 수행합니다. 또한, 하나의 소프트웨어 환경에 중점을 두기 때문에 CAE Fatigue/NEF와 같은 새로운 기능에 대해 더 자세히 알아보고 Multifrontal Parallel Direct Solver(MUMPS)와 같은 새로운 개발을 채택하여 솔루션 시간을 약 50% 단축할 수 있습니다."
그림 2. 비선형 접촉 분석을 위한 SOL 400 솔루션.
MSC Nastran은 다중물리 중심 제품군의 일부입니다.
"헥사곤의 MSC 소프트웨어 또는 MSC Nastran을 사용함으로써 뜻밖의 직간접적인 이익이 있는가?"라는 질문에 David는 "지금처럼 MSC Nastran을 사용하지 않았다면 프로세스에 헥사곤의 Actran 음향 시뮬레이션을 도입하지 않았을 수도 있겠죠"라고 답합니다.
Actran과 MSC Nastran은 헥사곤의 다중 물리 중심 제품군의 일부로 상호운용되므로, 구조 분석을 음향 분석으로 확장하여 버스 내부와 외부의 소음 수준을 예측할 수 있습니다.
Volvo Bus Corporation 소개
Hexagon 다중 물리 제품군 소개
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