Abstract
A tool was developed in this research for automation of one-dimensional finite element analysis (1D FEA) for design of a machine tool spindle system composed mainly of a shaft and bearings. As it is based on object-oriented programing, it uses the objects of a CAD system. It requires minimum data to be input to define the spindle system such as shaft cross-sections and bearing stiffness. Then, it automatically generates the geometric model based on the data and then, converts it into the FE model of 1D beams and springs. The graphic user interfaces developed allow a user to interact with the tool. This tool can be applied to identification of a near optimal design of the spindle system in minimum time and efforts by automating the FEA process with numerous design changes.
본 연구에서는 축과 베어링으로 구성된 공작기계 주축 설계를 위한 1차원 유한요소 해석을 자동화하기 위한 툴을 개발하였습니다. 객체지향 프로그래밍을 기반으로 하기 때문에, CAD 시스템의 객체를 사용할 수 있습니다. 스핀들 시스템을 정의하기 위한 축의 단면과 베어링 강성과 같은 최소한의 데이터를 입력할 필요가 있으며, 그 데이터를 기반으로 형상 모델을 먼저 만들고, 그리고, 1차원 빔과 스프링 요소로 구성된 유한요소 모델로 변환합니다. 본 툴을 위해서 개발된 사용자 인터페이스는 사용자가 툴과 상호교류할 수 있도록 도와줍니다. 본 툴은 다수의 설계 변경과 그 후에 수행되는 유한요소해석 과정을 자동화함으로써 최소한의 시간과 노력으로 공작기계 주축 시스템의 근사 최적 설계를 발견할 수 있도록 해줍니다.