Flexible Body Dynamics Analysis of Agricultural Tractor Using 4-Post Road Simulator

Agricultural tractors are utilized on rough road such as rice paddy field. Therefore, static and dynamic load should be considered when simulating structural analysis with finite element analysis (FEA). But it consumes a lot of time and effort to measure dynamic load because of difficulty and complexity in modeling various field working load conditions and kinematics of machinery. In this paper, to reduce the efforts, 4-post road simulator is developed for agricultural tractor like modeling commercial vehicle. In proving ground test in our facility, I measured acceleration of front/rare axle and strain of body frame to validate input loads. The acceleration is used for defining input loads. And strain is validated with dynamics analysis including mode superposition method. As a result, I was able to calculate 4-post input road profiles, which represent similar proving ground profile with good reliability.

4-Post Road Simulator 를 이용한 농용 트랙터의 유연 다물체 동역학 해석

농용 트랙터는 일반적인 도로 주행이 아닌 논 또는 밭과 같은 험지에서 작업용으로 사용한다. 때문에 정적 하중 뿐만 아니라 동적 하중이 고려된 구조 해석이 진행되어야 한다. 하지만 동적 입력 하중을 계산하기 위해서는 다양한 작업기와 하중조건을 모사해야 하기에 실제 측정에 많은 시간과 노력이 소요된다. 이러한 노력들을 줄이기 위해서 본 연구에서는 상용 자동차와 동일하게 농용 트랙터를 위한 4 축 도로하중 시뮬레이터(4-Post Road Simulator) 모델을 개발하였다. 입력하중을 검증하기 위해 사내 험로 시험장에서 차축의 가속도 값과 바디프레임의 변형률(strain)을 측정하였다. 가속도 값은 동역학 모델의 입력 하중으로 사용하고 모드 중첩 법을 포함한 동역학 해석을 수행하여 변형률을 검증하였다. 이를 통해 험로 프로파일과 유사한 거동을 나타내는 4 축 도로하중을 구할 수 있었으며 신뢰성을 검증하였다.