PrePoMax 무료 FEM 의 Submodeling 기법을 사용하기 위한 방법을 정리해봅니다. Submodeling 기법은 전체적인 Global 모델링에서 해석을 수행 한 후, 미시적인 부분을 보다 더 세밀한 요소를 생성하여 들여다보는 방법론입니다. 국소부위의 형상을 변경 검토중이거나, 메시 부하를 줄이기 위해서 활용해볼 수 있죠.
PrePoMax 오픈소스 프로그램에서는 자체적으로 지오메트리를 다룰 수 없기 때문에 FreeCAD와 같은 별도 프로그램에서 모델링을 작성한 후 불러와야 합니다.
Submodeling기법 모델링 준비
준비해야 할 것이 있습니다. 상용프로그램에선 모델링 기능이 다 탑재되어있지만, 무료 FEM 프로그램인 PrePoMax에서는 일반적으로 FreeCAD에서 모델링을 준비해야 하는 번거로움이 있습니다. (그래도 무료니까..)
Submodeling을 위해서는 2가지 모델링이 필요합니다.
- global 모델 : 전체적인 모델링을 러프한 메시로 우선 해석을 수행하기 위한 모델
- global의 sub가 될 모델. 좀 더 세밀한 메시를 적용하여 보고 싶은 부분.
첫번째 사진은 온전한 전체 모델링이고 Global 해석에 사용됩니다.
두번째 사진은 요소를 좀 더 세밀하게 들여다 보고 싶은 영역을 Slice 로 잘라서 두가지 솔리드를 만든 것입니다. 즉 Part가 2개입니다.
Submodeling 해석방법
1.방금 위에서 살펴본 전체 모델링을 가지고 Global 해석을 수행하고 각 모델링 요소별 조건을 얻습니다.
2.아래 분할되어있는 모델링에서 특정영역 주변부에 Displacement 변위조건을 Global 모델링에서 작성된 기준으로 입력받습니다.
조금 어려울 수 있는데 차근차근 살펴보겠습니다.
Global 모델 해석
우선 글로벌 모델로 해석을 수행하였습니다.
경계조건은 Surface Traction 으로 -50N을 넣어봤습니다.
run으로 해석을 수행합니다.
결과값이 나왔습니다. 이것은 Global data가 될 것이므로 아래 경로를 확인하고 파일명도 확인해줍니다.
해당경로에 들어가보면 submodeling_global.frd 이라는 해석파일이 생성됩니다.
Submodeling 해석파일 만들기
이제 Submodeling 파트를 새롭게 불러옵니다.
아래 사진에서 우측 파트는 필요가 없습니다. 우리는 좌측 파트에 대한 부분만 볼것입니다.
위에서 러프하게 메시작업을 했던 것보다 훨씬 더 조밀하게 작업을 할 수 있겠죠. 1mm 로 했습니다.
FE Model 탭으로 넘어와서 Model에서 우클릭 후, edit 을 누릅니다.
Global 해석에 사용했던 frd 파일을 submodel 로 불러옵니다.
여기서 부터가 중요합니다.
경계조건에서 Submodel type을 선택하고 From Global model 로 경계조건 값을 글로벌 모델에서 끌어옵니다.
Load 는 똑같이 부여해주시고요.
무료 FEM submodeling 결과 확인
아래는 Submodeling 으로 해석한 결과값입니다.
메시도 더 정밀해졌고, 값도 약간의 차이가 있습니다.
값의 차이는 메시가 좀더 조밀해지며 약간 변한 것인데요. 이 값이 더 신뢰할수 있는 값이 됩니다.
전체적인 메시를 러프하게 가져가되, 국소부위만 메시를 조밀하게 하면서 연산부하를 줄이는 동시에 독립성 평가가 충분히 이루어진 상태를 반영할 수 있는 것입니다.
지금까지 Submodeling 에 대해 알아보았습니다.