1. 충격해석(Impact Analysis) 개념충격해석은 물체에 순간적인 힘(충격, Impact) 이 작용할 때 구조물이 받는 응력, 변형, 변위, 에너지 흡수 등을 해석하는 공학적 기법이에요. 주로 자동차, 항공, 기계, 방호 구조물, 전자 제품 등에서 충돌, 낙하, 충격 하중을 고려한 설계 시 사용됩니다. (1) 특징 하중의 지속 시간이 매우 짧고, 크기가 매우 큼 → 일반 정적 해석으로는 예측 불가 시간에 따른 구조물의 거동을 고려해야 함 → 동적 해석(Dynamic Analysis) 필요 재료의 비선형성, 접촉(Contact), 플라스틱 변형, 파손 등이 고려될 수 있음 (2) 적용 사례 자동차 충돌 테스트 및 에어백 전개 시뮬레이션 스마트폰 낙하시 파손 해석 알루미늄/강철 바, 플라스틱 소재의 충격 흡수 성능 평가 군수/방호 구조물의 탄도 충격 해석 (3) 해석 방법 Explicit Dynamics (명시적 동역학 해석) 작은 시간 간격으로 순간적인 반응을 계산 충돌, 폭발, 낙하 시험 등에 주로 사용 Implicit Dynamics (암시적 동역학 해석) 비교적 긴 시간 동안의 진동, 충격을 안정적으로 해석 계산은 안정적이지만 시간 소요가 큼 동역학으로 보는 자동차의 소음과 진동▶ 2. 충격실험 시뮬레이션(1) 실험 준비 알루미늄 바(봉)를 특정 지그에 고정 충격체(추)를 일정 높이에서 자유 낙하 시키는 방식으로 충격 에너지를 가함 충격 속도와 에너지를 제어할 수 있도록 설계됨 (2) 실험 과정 추를 알루미늄 바 중앙 부근에 낙하시킴 순간적으로 큰 충격력이 작용 → 바가 변형되는 과정을 고속 카메라로 촬영 충격 순간 소리와 변형 거동을 확인할 수 있음 (3) 실험 관찰 포인트 탄성 변형 vs 소성 변형 구간 비교 충격이 약할 경우: 바가 휘었다가 원래 형태로 돌아옴 → 탄성 변형 충격이 클 경우: 바에 영구 변형(휘어짐) 발생 → 소성 변형 충격 속도에 따른 변형량 비교 가능 파손 여부 및 변형 에너지 흡수 정도를 눈으로 관찰 가능 (4) 실험 결론 알루미늄 바는 초기 충격 에너지를 어느 정도 흡수하지만, 특정 임계점을 넘어가면 영구 변형 또는 파손 발생 충격 해석 시 이런 데이터를 이용해 에너지 흡수능력, 변형 메커니즘, 최대 허용 충격 에너지 등을 계산 가능 3. 요약 충격해석은 짧은 시간 동안 구조물에 작용하는 순간적 하중의 영향을 분석하는 해석 방법 알루미늄 바 충격 테스트 영상에서는 충격 하중에 따른 변형, 탄성/소성 거동, 파손 여부를 관찰 실험 데이터를 해석에 활용하면 실제 설계에서 최대 충격 허용 조건을 예측 가능 자동차 사고로 타이어가 받을 충격▶
