응력해석을 위한 굴삭기 유압호스의 가상 물성치 역추적

Abstract

유압호스의 고유 물성치를 이용한 응력해석은 유압호스의 비선형적 재료 특성과 유압으로 인해 정확도가 떨어지는 경우가 많다. 본 연구에서는 유압 적용 호스의 응력해석 결과 값의 정확도를 높이기 위하여 ‘응력해석용 가상 물성치’를 실측으로부터 도출하기 위한 역추적 기법을 수행하였다. 유압호스에 작용하는 응력값의 실측을 위해 호스에 체결된 금구에 스트레인 게이지를 부착 후 금구에 발생하는 응력을 우선 측정한 후, 이를 이용하여 호스의 가상 물성치를 역추적 하였다. 이는 복합재료인 유압호스의 특성상 탄성계수 값을 추정하기 어렵고 고무 재질에 스트레인 게이지를 부착하기엔 많은 어려움이 따르기 때문이다. 본 연구에서는 두산인프라코어의 굴삭기를 대상으로 역추적 기법을 적용하였고 이의 효용성을 검증하였다. 이를 위해 다양한 굴삭기 암(Arm)의 덤프-크라우드 구동 중에 발생하는 암 실린더 호스에 체결된 금구의 응력을 실측하였다. 또한, CAE 환경에서 굴삭기 관절의 위치 및 금구가 체결된 유압호스를 실제와 동일한 환경으로 구현하였다. 그 후 비선형 동적해석을 통해 굴삭기 모델의 덤프-크라우드 구동 시 나타나는 금구의 응력 시뮬레이션 결과 값을 실측 값과 비교하였다. 본 연구에서 제안한 방법을 통해 금구의 항복강도를 넘지 않는 유압호스 라우팅 설계가 가능하게 되며 금구 파손에 관한 문제를 설계자가 효율적으로 사전에 예측 가능할 것으로 기대된다.