GeoContact / Stiction Option 마찰모델

이론 마찰 모델

• 수직항력이 100N인 바디가 있는 경우, 정지마찰 계수(𝝁_𝒔)가 0.5이고,  동마찰 계수(𝝁_𝒅)가 0.3일때, 외력이 증가하여 최대 정지 마찰력 50N을 초과하면, 마찰력은 동마찰력(30N)으로 유지되며, 바디는 움직이기 시작한다.
• 이후 외력이 동마찰력보다 작아지면 바디는 정지한다.

 

 

동역학 해석 모델의 마찰 (Sliding 타입)

• 동역학 해석 모델은 외력이 적용되면 바디는 움직이기 시작하고 두 바디간의 상대속도(Threshold velocity)로 부터 마찰계수가 계산되어 마찰력이 적용된다.
  
  

• 하지만 이론마찰 모델과 같이 상대속도가 0이더라도 바디는 움직이지 않아야 하지만, Stiction 타입의 그래프와 같이 정의하면 X축의 상대속도가 0일때, Y축의 값이 2개인 불연속 함수가 된다.
• 이러한 불연속성을 수치적으로 안정적으로 계산하기 위해 Sliding 타입 그래프와 같이 기울기를 적용하여 마찰계수를 계산한다.

 

 

 

• 정지마찰 구간에서 두 바디의 상대 속도가 정적 임계속도(𝒗_𝒔)에 도달하기까지 정지마찰계수가 증가한다.
• 수직항력이 100N인 바디에 정지마찰 계수(𝝁_𝒔)가 0.5이고,  동마찰 계수(𝝁_𝒅)가 0.3일때, 외력이 50N으로 작용하여 최대 정지 마찰력을 초과하지 않는 상태가 유지된다면 미세한 움직임이 발생할 수 있다.
• 외력이 증가하여 두 바다의 상대속도가 동적 임계속도(𝒗_𝒅)에 도달하면 동마찰 구간으로 30N 의 마찰력이 작용하게 된다.

 

 

 

동역학 해석 모델의 마찰 (Sliding & Stiction 타입)

• Sliding & Stiction 타입은 정지 마찰에서 미끄러짐을 방지하기 위해 Max. Stiction Deformation 이라는 개념을 사용한다. 
• RD V2024까지 Sliding & Stiction 타입은 Primitive Contact, Toolkit Contact 과 Joint에서 사용되었다.
• RD V2025부터 GeoContact에 Max. Stiction Deformation을 이용하여 정지 마찰 상태에서 미끄러지지 않도록 구현이 가능하다.
  
  

 

 

 

• Max. Stiction Deformation은 Δmax로 표현되며, 정지 마찰(Stiction) 상태에서 바디가 미끄러지기 시작하기 전에 허용되는 최대 변위(변형)을 의미한다.
• 외력에 의해 최대 변위 Δmax를 넘으면, 운동 마찰 상태로 전환되어 움직이기 시작한다.