핀 커넥터 - 내부 표현

SOLIDWORKS Simulation은 내부적으로 핀 커넥터를 지정된 축 또는 회전 강성을 가진 빔으로 나타냅니다. 빔의 각 끝 절점은 연결된 원통면(또는 쉘 모서리)의 중심에 있습니다.

강체 결합 유형인 경우 강체 막대 요소가 빔 끝 절점을 원통면 절점에 연결합니다. 핀에 연결된 모든 면은 하중을 받은 상태에서 동축을 유지하며 원래 형상을 유지합니다. 이러한 원통면은 핀 커넥터의 축 및 회전 강성 특성에 따라 서로 연결된 강체 바디처럼 움직일 수 있습니다. 강체 영역이 적용되어 핀 커넥터 근처의 응력 핫스폿 영역을 관찰할 수도 있습니다. 응력 핫스폿은 멀어질수록 점차 줄어들다가 원통면에서 한 직경만큼 떨어진 영역에서 사라집니다.

선형 정적 스터디에 한해 핀 커넥터에 대한 분산 커플링 형성을 선택할 수 있습니다. 분산 커플링은 연결된 원통면의 절점(커플링 절점) 모션을 합리적으로 빔 끝 절점(참조 절점)의 평행이동 및 회전으로 구속합니다. 분산 연결을 사용하면 원통면의 커플링 절점을 서로 비례하여 이동시킬 수 있습니다. 분산 연결 유형의 경우 핀 커넥터 주변에 보다 현실적인 응력 및 변위 필드가 생성됩니다.

핀의 축 강성은 핀에 연결된 원통면(또는 원형 모서리) 사이의 상대적 축 이동을 정의합니다. 핀의 회전 강성은 원통면(또는 원형 모서리) 사이의 상대적 회전 이동을 정의합니다. 세 개 이상의 원통면 또는 모서리를 연결하는 핀의 경우 각 핀 세그먼트의 지오메트리 특성(예: 단면 면적, 극 관성 모멘트, 길이)에 따라 축 및 회전 강성이 재분배됩니다. 핀 세그먼트는 두 개의 연속된 원통면을 연결하며 끝에 두 개의 조인트가 있습니다. 각 핀 조인트는 연결된 원통면 또는 원형 모서리의 중심에 있습니다.

예를 들어, 아래와 같이 힌지로 고정된 원통판 4개를 연결하는 하나의 핀 정의에 대해 솔버는 4개 핀 조인트에서 핀 하중을 계산하고 나열합니다. 각 핀 조인트는 핀에 연결된 각 원통면 중심에 있습니다.

핀의 로컬 좌표계를 기준으로 커넥터 조인트당 네 개의 하중이 나열됩니다. 조인트에서 계산된 하중이 적용된 핀 단면의 이미지가 표시됩니다.

• F_A = 핀 단면의 축력

  양의 축력은 핀 세그먼트가 장력을 받고 있음을 나타내고, 음의 축력은 압축을 나타냅니다. 핀 커넥터가 핀 조인트에서 하중을 적용할 때 핀 세그먼트에서 작용하는 하중이 보고됩니다. 조인트에서 커넥터 하중을 나열하는 경우 핀 세그먼트에 대한 하중의 균형은 고려되지 않습니다.

• F_V = 핀 단면의 전단력
• M_b = 굽힘 모멘트
• T = 토크

연속된 핀 세그먼트에 공통되는 핀 조인트의 경우(예: 아래 그림에서 조인트 2) 솔버는 공통 조인트의 왼쪽과 오른쪽에 대한 두 세트의 핀 커넥터 하중을 계산합니다. 이미지에는 두 개의 핀 세그먼트로 세 개의 원통면에 부착된 핀 커넥터의 단면(파란색)이 제시되어 있습니다.

핀 커넥터의 반지름, R은 핀에 부착된 원통면 또는 원형 모서리의 반지름입니다. 단일 핀 커넥터 정의에서 핀 세그먼트의 반지름은 서로 다를 수 있습니다.

솔버는 공통 조인트의 왼쪽 및 오른쪽에 대한 von Mises 응력을 계산합니다. von Mises 응력을 비교하고, 가장 높은 von Mises 응력을 산출하는 핀 하중 세트(왼쪽 또는 측면)를 나열합니다.

일반 평면 응력 케이스의 von Mises 응력은 다음과 같이 구합니다.

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핀 커넥터의 안전 검사 통과/실패를 확인하기 위해 von Mises 응력 기준에 따라 최대 총 하중의 핀 조인트를 선택하여 핀의 안전 계수를 평가합니다. 참조 항목: SOLIDWORKS Simulation 도움말: 핀 커넥터 - 안전 검사