A Study on the FE-Model Reduction of Satellite Using Seperelement Method

초요소를 이용한 인공위성 유한요소모델 축약연구

  • 김경원 (한국항공우주연구원 위성구조팀) ;
  • 임재혁 (한국항공우주연구원 위성구조팀) ;
  • 김창호 (한국항공우주연구원 위성구조팀) ;
  • 황도순 (한국항공우주연구원 위성본체실)
  • Received : 2011.08.30
  • Accepted : 2011.12.02
  • Published : 2011.12.30

Abstract

In order to perform the satellite structural analysis, FE-Model(Finite Element Model) considering all mechanical properties is necessary. Generally, different companies develop several satellite components, and sometimes it is very difficult to obtain FE-Model. In this case, FE-Model reduction using superelement method can be good solution. For developing satellite, antenna manufacturer required satellite FE-Model to calculate microvibration induced by antenna operation, and condensed model using superelement method was provided. Superelement method is based on Craig-Bampton method, and it is applied to spacecraft FE-Model reduction in this paper. From modal analysis and the frequency response analysis results between full FE-Model and condensed model, the usefulness of reduced model is confirmed.

인공위성에 대한 구조해석을 수행하기 위해서는 인공위성의 모든 기계적 특성이 반영된 유한요소모델을 필요로 한다. 인공위성의 개발특성상 여러 부품들은 서로 다른 회사에서 제작이 되며, 해당 유한요소모델의 제공이 불가능한 경우가 종종 발생하게 된다. 이러한 경우에 초요소 기법을 이용하면 쉽게 해결할 수 있다. 현재 개발중인 위성의 경우, 안테나 업체에서 안테나 기동시 발생하는 미소진동의 양을 계산하고자 인공위성 전체의 유한요소모델을 필요로 하였다. 이 때, 초요소 기법을 이용하여 축약된 모델을 제공할 수 있었다. 초요소기법은 Craig-Bampton 방법을 이용하여 유한요소모델을 동적축약하는 기법이며 본 논문에서는 인공위성 유한요소모델에 이를 적용하였다. 동적축약이 잘 이루어졌는지를 확인하기 위하여 전체 유한요소모델과, 축약모델의 모드해석 결과와 주파수 응답해석 결과를 비교하였으며, 두 결과가 매우 잘 맞는다는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터 본 해석 방법의 유용성을 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 김경원, 김선원, 임재혁, 이주훈, 황도순, "MSC/Nastran Superelement 기법을 이용한 위성체 구조해석 모델링에 대한 연구", 2009 Korea VPD Conference, 2009
  2. 김경원, 김선원, 임재혁, 이주훈, 황도순, "Superelement기법을 이용한 인공위성 유한요소모델축약기법", 한국항공우주학회 추계학술발표회 논문집, pp. 947-950, 2009
  3. 오덕균, "MSC/Nastran 기술자료 (External Superelement의 활용)", MSC Software Korea 기술지원부, 2005
  4. R. R. Criag and M. C. Bampton, "Coupling of Substructures for Dynamic Analysis", AIAA Journal, Vol. 6, No. 8, pp. 1313-1319, 1968 https://doi.org/10.2514/3.4741