조립된 이음매를 위한 3D-FE 구조 해석에 활용되는 고체 볼트/너트 모델 개발

본 연구는 조립된 이음매를 가진 기계 구조물의 강도 설계를 위한 3D-FE 해석에 활용되는 고체 볼트/너트 모델을 개발하여 볼트/너트 조립체에 작용하는 내부 힘과 굽힘 모멘트를 구하는 것을 목표로 하고 있습니다. 고체 볼트/너트 모델은 요소 수와 접촉면이 적게 필요하므로 계산 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 장점이 있습니다. 한편, 고체 모델은 기존 볼트/너트 조립체와 동일한 축 방향 및 굽힘 강성을 가져야 하며, 이는 조립체의 힘의 평형과 변위의 정확성을 유지하기 위해 필요합니다. 본 연구에서는 실제 볼트/너트 조립체의 사양에서 고체 모델의 설계 매개변수를 적절히 결정하는 방법을 설명합니다. 개발된 고체 모델의 유효성을 입증하기 위해 내부 압력을 받는 실린더 커버 조립체의 볼트/너트 조립체에 작용하는 응력을 (a) 완전 모델링된 축 대칭 볼트/너트 조립체와 (b) 개발된 고체 볼트/너트 모델을 사용하여 3D-FE 해석으로 계산합니다. 제안된 고체 모델을 사용하여 얻은 결과는 완전 모델링된 축 대칭 볼트/너트 조립체 모델과 정확히 일치하며, 볼트 샹크에 부착된 스트레인 게이지를 사용한 측정 결과와도 좋은 일치를 보입니다. 이는 개발된 고체 모델의 효과성과 유용성을 분명히 강조합니다.