다물체 동역학, 즉 MBD 해석에서 유연체는 자주 병목이 된다. 강체 해석만으로는 복잡한 시스템의 움직임을 빠르게 계산할 수 있지만, 얇고 가벼운 부품이나 피로 해석이 필요한 구조물이 등장하면 워크플로우가 복잡해진다. 유연체를 MBD 모델에 통합하려면 유한요소 해석 지식, 메시 생성, 모달 데이터 추출, MBD 솔버와의 데이터 연동이 필요하기 때문이다.
이 과정이 길어지면 해석 시간은 늘어나고, 일부 엔지니어는 정확도를 희생하며 유연한 부품을 강체로 단순화하게 된다. 하지만 이런 단순화는 NVH, 내구성, 피로 수명 문제를 놓치게 만들 수 있다. Ansys Motion EasyFlex는 이러한 메시 작업 부담을 줄이고, 복잡한 FEA 전문 지식 없이도 유연체 동역학 분석을 수행할 수 있도록 지원하는 기능이다.
유연체 해석에서 메시 작업이 병목이 되는 이유
전통적인 MBD-FEA 연동 방식에서는 CAD 데이터를 FEA 모델로 바꾸는 과정이 필요하다. 이 과정에서 복잡한 형상의 메시를 생성하고, 요소 품질을 검증하며, 경계 조건과 모달 데이터를 준비해야 한다. MBD 엔지니어에게는 메시 크기, 요소 형태, 경계 조건 같은 FEA 요소가 큰 부담이 될 수 있다.
또한 어렵게 만든 메시 데이터를 MBD 솔버로 옮기는 과정에서 오류나 부정확성이 발생할 수 있다. 즉, 유연체 해석은 단순히 “정확한 해석”의 문제가 아니라, 모델 준비 시간과 데이터 안정성, 해석 워크플로우 전체의 효율성과 연결된다.
| 기존 유연체 해석 병목 | 문제점 |
|---|---|
| 수동 메시 생성 | 복잡한 형상일수록 시간 소모 증가 |
| FEA 전문 지식 필요 | MBD 엔지니어에게 진입 장벽 발생 |
| 모달 데이터 추출 | 별도 FEA 단계와 데이터 관리 필요 |
| MBD 솔버 연동 | 데이터 이동 과정에서 오류 가능성 존재 |
| 강체 단순화 유혹 | NVH·내구성 문제를 놓칠 위험 발생 |
Ansys Motion EasyFlex의 핵심 역할
Ansys Motion EasyFlex는 CAD 모델을 불러온 뒤 기본 조건을 지정하면, 해석에 필요한 유한요소 모델과 MBD 해석용 모달 좌표계를 자동으로 생성하는 방식으로 유연체 모델링 과정을 단순화한다. 수동 메시 작업 없이 유연체 바디를 생성하고, Ansys Motion의 강체·유연체 통합 솔버 안에서 물리적 상호작용을 계산할 수 있다는 점이 핵심이다.
EasyFlex로 생성한 유연체 바디는 별도의 데이터 연동 과정 없이 Ansys Motion 솔버 안에서 강체 파트와 함께 계산된다. 이를 통해 응력과 변형률을 예측하고, 유연체가 시스템 동역학에 미치는 영향을 더 빠르게 검토할 수 있다.
CAD 기반 유연체 모델링이 주는 장점
EasyFlex의 가장 큰 장점은 MBD 엔지니어가 기존 CAD 기반 워크플로우 안에서 유연체 효과를 빠르게 반영할 수 있다는 점이다. CAD 모델을 기준으로 유연체를 구성하고, 필요한 재료와 조건을 지정하면 자동화된 방식으로 해석에 필요한 모델을 생성한다.
이는 설계 반복 속도와 직접 연결된다. 유연체를 포함한 모델을 더 빠르게 구성할 수 있으면, 부품 형상 변경, 재료 변경, 두께 조정, 경량화 설계안 비교를 더 자주 수행할 수 있다. 또한 강체로 단순화했을 때 보이지 않던 미세 변형, 고주파 진동, 응력 집중 문제를 초기 단계에서 확인할 수 있다.
EasyFlex가 유용한 적용 분야
EasyFlex는 경량화와 내구성이 중요한 분야에서 특히 유용하다. 로봇 팔, 차량 부품, 기어박스 하우징, 링크 구조물처럼 빠르게 움직이거나 반복 하중을 받는 부품은 강체로만 보기 어렵다. 유연체 거동을 반영해야 실제 시스템 거동과 해석 결과의 차이를 줄일 수 있다.
로봇 공학
산업용 로봇은 경량화와 속도가 중요하다. 하지만 로봇 팔이 가벼워질수록 구조 유연성이 증가하고, 고속 동작에서 진동과 위치 오차가 발생할 수 있다. EasyFlex를 활용하면 로봇 팔의 모드 형상을 MBD 모델에 통합하고, 고속 동작에서의 위치 오차를 시뮬레이션으로 예측할 수 있다.
NVH 해석
차량 승차감이나 기어 래틀 소음 같은 NVH 문제의 원인은 미세한 유연성에 있을 수 있다. EasyFlex는 유연체 모델을 빠르게 통합하고, Ansys Motion 통합 솔버 안에서 고주파 진동 성분을 분석할 수 있도록 돕는다. 이를 통해 소음의 원인을 찾는 데 필요한 시간을 줄이고, 설계 최적화에 집중할 수 있다.
내구성과 피로 해석
유연체 부품은 반복 하중과 변형을 받으면서 피로 손상이 누적될 수 있다. EasyFlex 기반 해석은 단순 동작 궤적뿐 아니라 응력과 변형률 예측에도 연결될 수 있어, 내구성 검토와 피로 해석의 기반 자료로 활용할 수 있다.
Ansys Motion EasyFlex와 통합 솔버의 관계
EasyFlex의 장점은 Ansys Motion의 강체·유연체 통합 솔버와 함께 사용할 때 더 커진다. 유연체 바디가 외부 FEA 결과로 따로 관리되는 것이 아니라, 강체 파트와 같은 해석 환경 안에서 상호작용하기 때문이다. 이 구조는 접촉, 진동, 응력, 변형률이 복합적으로 연결되는 시스템에서 해석 효율을 높인다.
| 구성 요소 | 역할 |
|---|---|
| Ansys Motion | 강체·유연체 통합 MBD 해석 플랫폼 |
| EasyFlex | CAD 기반 유연체 자동 생성 및 모달 데이터 추출 |
| 통합 솔버 | 강체와 유연체의 상호작용 계산 |
| NVH 해석 | 고주파 진동과 소음 원인 분석 |
| 내구성 해석 | 응력·변형률 기반 피로 검토 지원 |
결론
Ansys Motion EasyFlex는 유연체 해석에서 가장 큰 부담이 되는 메시 작업과 FEA 연동 과정을 줄이는 기능이다. CAD 모델을 기반으로 유연체 바디를 자동 생성하고, Ansys Motion의 강체·유연체 통합 솔버 안에서 동역학, 응력, 변형률을 함께 검토할 수 있다.
따라서 Ansys Motion EasyFlex는 로봇 팔, 차량 NVH, 기어 래틀 소음, 경량 구조물, 피로 해석처럼 유연체 효과가 중요한 시스템에서 설계 반복 속도와 해석 정확도를 함께 높이는 데 활용할 수 있다.
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