구조해석:: 지진 시뮬레이터 구조 안전성 검증을 위한 유한요소해석

 

안녕하세요, 엔글링크입니다.

엔글링크는 기계 및 건축구조물의 구조안전성을 확인할 수 있는

다양한 서비스를 제공하는 CAE 엔지니어링 서비스 전문기업입니다.

 

 

지난 2월 13일에 일본에 진도 4.3 ~ 7.1 규모의 큰 지진이 발생했습니다.

한국에서도 역시 2월 15일경 2.5 규모의 지진이 전북 군산에서 나타났습니다.

일본만큼 강한 규모의 지진은 아니었으나 인근 지역의 주민들도 책상이 흔들리는 것을

느낄 수 있었다고 SNS에 글을 남겼습니다.

2017년 포항, 경주 지진 발생 이후로도 국내에서 지진이 지속적으로 발생하고 있습니다.

지진, 화재 등과 같은 재난 상황은 누구라도 겪을 수 있는 문제입니다.

한 번도 경험하지 않은 재난 상황이 닥치면 누구나 당황할 수 밖에 없습니다.

정부는 재난 시 국민의 생존능력을 향상시키기 위해서

행정안전부 주관으로 지자체, 교육청, 소방서 등의 관련 기관이 협력하여

안전체험관을 설립 중입니다. 

안전체험관은 다양한 재난 상황과 범죄상황에서 어떻게 대처해야 할지 

체험학습을 통해 배울 수 있는 복합적인 교육˙·문화 시설입니다. 

 

 

 

오늘 소개해 드리는 엔글링크의 프로젝트는 안전체험관의 체험학습을 돕기 위해서

설치되는 지진 시뮬레이터에 관한 구조해석 프로젝트입니다. 

지진 시뮬레이터는 일정한 규모의 지진이 발생했을 때

이를 직접 체험하고 훈련할 수 있도록 설계된 기계 장치입니다.

지진 시뮬레이터는 유기기구로 분류되어 문화체육관광부 고시에 따라

설치 전 허가 전 검사와 설치 후 정기적인 안전성 검사를 받아야 합니다.

 

 

 

엔글링크에서는 문화체육관광부 고시 제2020-2호

'유기시설 또는 유기기구  안전성 검사 등의 기준 및 절차' 및 별표1을

기준으로 지진 시뮬레이터의 구조안전성을 평가했습니다.

 

구조안전성 평가를 위해서 유한요소법을 이용하여

지진 시뮬레이터에 대한 구조해석을 수행했습니다.

지진 시뮬레이터는 상부 프레임과 하부 프레임

그리고 구동부로 구성되어 있으며,

고객사에서 받은 2D CAD 도면을 기반으로

3D 모델링과 유한요소 모델을 작성했습니다.

유한요소 모델은 188,550개의 노드로 구성되어 있으며,

격자의 크기는 10mm이고, 비정렬 사면체 요소를 사용했습니다.

 

 

설계하중은 문화체육관광부 고시 제2020-2호 및 별표 1에 명시된 대로,

사람과 구조물에 의한 정적 하중과 구동부에 의한 동적 하중을 계산했습니다.

이렇게 계산된 하중을 상부 프레임에 중력 방향으로 적용했으며,

구조물 자체의 무게도 계산에 포함했습니다.

하부 프레임 바닥 면에 3자 유도 구속조건을 부여했습니다. 

 

 

구조해석을 수행하여 경계조건에 따른

지진 시뮬레이터의 등가 응력 및 변형량을 분석했습니다.

분석 결과, 지진 시뮬레이터에 사용된 재질의 항복강도보다

낮은 수준의 등가응력 분포를 나타냈습니다.

또한, 문화체육관광부 고시의 안전계수 기준을 충족하여

지진 시뮬레이터가 구조적으로 안전하게 설계되었음을 확인했습니다. 

 

 

 

 

엔글링크는 지진 시뮬레이터 외에도 다양한 제품의 구조안전성을 검증하기 위한

구조해석 프로젝트를 수행했습니다.

응력해석, 피로해석, 진동해석, 충돌해석 등 다양한 구조해석 서비스를 제공하고 있으니

원하시는 서비스가 있으시면 망설이지 마시고 엔글링크로 연락 주세요.

 

 

 

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