최대하중을 고려한 커넥팅로드 형상 해석(3)

2. 시뮬레이션 결과

 

2-1 CASE1: Shank부 H형 단면 커넥팅로드

 

●Stress

 

 

● Deformation

Node	46874
Elements	9548

2-2 CASE2: Shank부 +형 단면 커넥팅로드

 

●Stress

 

● Deformation

 

 

 

\Node	45293
Elements	9440

 

 

728x90

 

 

 

 

 

2-3 CASE3: Shank부 I형 단면 커넥팅로드

 

●Stress

● Deformation

Node	34309
Elements	6240

 

Ⅳ. 결과 및 고찰

 

1. 단면 별 비교

	Max Stress (MPa)	Max Deformation (mm)
CASE1-Shank부 H형 단면 커넥팅로드	267.58	0.19822
CASE2-Shank부 +형 단면 커넥팅로드	358.73	0.40566
CASE3-Shank부 I형 단면 커넥팅로드	325.28	0.4063

1-1 Max Stress 그래프 비교

 

 

1-2 Max Deformation 그래프 비교

 

 

1-3 고찰

 

커넥팅로드에서 파손이 이루어지기 쉬운 Shank부를 가혹한 조건 6500rpm의 조건아래 최대인장, 압축, 전단 하중을 계산하여 shank부의 소단부에 접하는 면적에 가해주었다. 또한, 1회전하는 시간을 계산하여 약 2회전 하는 동안 인장 및 압축 하중을 교대로 가해 주었다. 커넥팅 로드의 운동 특성상 인장과 압축에 의한 피로하중으로 인해 파단 되는 경우가 잦기 때문에 피로에 대한 Cycle 분석을 해야 했는데, Ansys프로그램의 경우 1000000cycle까지만 해석이 가능하다. 이 때문에 모든 CASE에서 1000000cycle이 나와 각각의 CASE별로 피로수명에 대한 비교 분석은 불가능 하였다. 그래서 Max Stress와 Max Deformation의 해석 결과를 토대로 피로수명에 대한 부분까지 어느 CASE가 유리한지 분석해야 했다.

 

Ⅴ. 결 론

초기 Shank부의 설계부터 모든 CASE에 대해 동일한 조건을 형성하기 위해 각각의 경우의 면적, 길이, 부피를 같게 하여 경제적인 측면도 동일한 조건으로 맞추어 설계하였다. 그런 다음 모든 CASE를 Ansys해석 프로그램으로 해석해 Max Stress, Max Deformation의 값을 비교해 보았다. 그 때 커넥팅로드의 Shank부의 가장 적합한 단면은 모든 경우에서 가장 낮은 수치를 기록한 CASE1의 H형 단면으로 나왔다. 동일한 경제적인 조건을 고려했을 때, 커넥팅로드의 Shank부는 H형 단면으로 하는 것이 인장, 압축, 전단 하중에 유리함을 알 수 있었다. 이것을 토대로 피로하중에 의한 수명 또한 CASE1이 유리하다고 추측할 수 있다. 실제 커넥팅 로드의 경우도 소단부와 대단부를 연결하는 Shank부분을 휨이나 비틀림, 인장하중 압축하중에 잘 견딜 수 있도록 H형으로 제작하는 경우가 많다.