Recently, the finite element absolute nodal coordinate formulation (ANCF) was developed for the large deformation analysis of flexible bodies in multi-body dynamics. This formulation is based on the finite element procedures and the general continuum mechanics theory to represent the elastic forces. In this paper, a computation method of dynamic stress in flexible multi-body dynamics using absolute nodal coordinate formulation is proposed. Numerical examples, based on an Euler-Bernoulli beam theory, are shown to verify the efficiency of the proposed method. This method can be applied for predicting the fatigue life of a mechanical system. Moreover, this study demonstrates that structural and multi-body dynamic models can be unified in one numerical system.
Eun, WonJong;Kim, JaeWon;Kwon, Oh-Joon;Chung, Chanhoon;Shin, Sang-Joon;Bauchau, Olivier A.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제18권1호
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pp.70-81
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2017
Various components of an engine nozzle are modeled as flexible multi-body components that are operated under high temperature and pressure. In this paper, in order to predict complex behavior of an engine nozzle, thermo-fluid-flexible multi-body dynamics coupled analysis framework was developed. Temperature and pressure on the nozzle wall were obtained by the steady-state flow analysis for a two-dimensional nozzle. The pressure and temperature-dependent material properties were delivered to the flexible multi-body dynamics analysis. Then the deflection and strain distribution for a nozzle configuration was obtained. Heat conduction and thermal analyses were done using MSC.NASTRAN. The present framework was validated for a simple nozzle configuration by using a one-way coupled analysis. A two-way coupled analysis was also performed for the simple nozzle with an arbitrary joint clearance, and an asymmetric flow was observed. Finally, the total strain result for a realistic nozzle configuration was obtained using the one-way and two-way coupled analyses.
유연 다물체 동역학은 실제 시스템을 가능한 유사하게 수치화하여 해석할 수 있기 때문에 일반 동역학 연구에 대한 차세대 주제로 각광을 받고 있다. 이러한 유연 다물체 동역학에 대한 해석 기술은 리커다인이라는 상용 소프트웨어에 효과적으로 적용되어 있는데, 특히 강체와 유연체를 통합하여 하나의 솔버에서 해석을 할 수 있는 특징을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 리커다인의 유연 다물체 동역학 솔버의 기술들을 살펴보고자 한다. 기본적으로 리커다인의 유연 다물체 동역학 해법은 동시회전 기법을 사용하는 증분 유한요소 정식화를 기존의 순환공식을 이용한 동역학 정식화에 결합함으로써 구현되어 진다. 이 과정에서 강체와 유연체 사이의 조인트나 힘 요소 등의 효율적 처리를 위해 가상 바디와 유연체 조인트 개념이 사용된다.
This article deals with the transient analysis using multi-flexible body dynamics of a trailer vehicle, which is passing a bump on the flat road. In order to investigate the transient dynamic behavior of the trailer, we developed an equivalent finite element model for the trailer and a vehicle dynamic model for the truck using multi-body dynamics. The driving condition considered here is set as the trailer vehicle passes a bump on the flat road in 7km/h. And we investigate the time histories of vertical load and deflections on connecting points between the trailer and truck during the vehicle passes a bump. Due to the dynamic load resulted from the driving condition, additional stress concentrations are found in the trailer and the suspension connecting points between the trailer and rear axles along with kingpin.
It is known that displacements, velocities and accelerations of the tractor- trailer type vehicle system in shock & vibration analysis by the flexible-multi-body dynamics including the flexibility of structure are bigger and more repetitive than them by the rigid-multi-body dynamics, and it is necessary to prove above results by the experimental field test. Therefore, in this paper, theoretical analysis by the flexible-multi-body dynamics and experimental field test for a tractor-trailer type vehicle system are conducted and their results are compared with each other. Because of unexpected metal contact and impact in the air coupler part in the field test, some accelerations measured from the experimental field test are bigger than them analyzed from the theoretical analysis, but most accelerations are well coincide with each other in the amplitudes and trends. Thus more refined dynamic analytical models for some special type vehicle systems will be possible in the future.
In this study, advanced computational technique for mechatronic analysis has been developed for the efficient design and test of typical machine tool models. Flexible multi-body dynamic (FMBD) analysis method combined with motion controller including control logics is used to simulate typical operation conditions. The present FMBD machine tool model is composed of flexible column structure, rigid body spindle, vertical motion guide (arm) and screw elements. Driving motor clement with rotating degree-of-freedom is interconnected and governed by the designed Matlab Simulink control logic, and then the position of the spindle is feedback into the control logic. It is practically shown from the results that the investigation of designed machine tools with controller can be effectively conducted and verified.
The characteristics of vibration and noise of a compressor used for electric appliances have significant influence on the quality of the products. For improvement on the quality of electric appliances, investigations for understanding the dynamic behaviour of the compressor are essential. Since Virtual Lab for the dynamics model and MAXWELL for the electromagnetics model are separate software programs with no interface, the joint simulation of the models could not be performed. This study suggests a way to develop the compressor model capable of the joint simulation with MATLAB/SIMULINK linking a flexible multi-body dynamics model, a torque model, and an electricity control model. The compressor model is found to be able to perform I/O data transfer among the sub-models and joint simulation. The simulation results of the flexible body and rigid body dynamics models were compared to check availability of the joint simulation system. In addition, the simulated vibration and driving torque of the compressor mechanisms were compared with measurements. Through the simulations, the influence of springs and LDT on the dynamic behaviour of the compressor was examined. This study examines the influence of the dynamic behaviour of the compressor mechanisms through joint simulation of the flexible multi-body dynamics model and electromagnetic circuit allows analysis.
Many mechanical systems are over-constrained if only rigid bodies are used to model the system. One example of such system is a satellite system with solar panels. To avoid this over-constrained problem, solar panels can be modeled as flexible bodies. The CMS(Component Mode Synthesis) method is widely used to analyze the flexible multi-body system because it can considerably approximate the deformation of the flexible bodies using small number of well-selected mode. However, it is very difficult to decide the boundary condition and the selection of modes. In this paper, the methods for mode synthesis and setting the boundary condition are presented to analyze the flexible multi-body system with over-constraints. Finally, the reliability of proposed method is verified by solar panel's deployment test.
Most of large scale solar panel handling robots adopt the timing-belt drive system for its driveline because of the simplicity and the easiness of implementation. The vibration caused by the flexure of the timing belt would increase as the size and the weight of the panel that the robot handles increase and the vibration would deteriorate the precision and/or productivity of the whole robot system. For the development of a proper control system and for the improvement of the design of the robot it is important to estimate the oscillatory response of the robot system including the flexible drive system properly. In this paper a flexible multi-body dynamics model of a large-scale solar-panel-handling robot with the flexible timing-belt drive system is developed using a generic multi-body dynamics analysis program, RecurDyn.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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