PrePoMax에서는 Surface 지오메트리를 가져와서 두께를 부여하여 해석하는 방법이 있습니다. Section 설정 시에 Solid section 이 아닌 Shell section 으로 재질을 할당하는 것인데요. 아래 Bracket 사례를 통해 살펴보겠습니다.
1. 모델 불러오기
모델링을 하나 가져오겠습니다.
아래와 같이 단순한 모델링을 불러오도록 하겠습니다. 아마 사용하시는 파라메트릭 모델링 프로그램이 있으시다면, 그걸로 표면을 퀄트나 곡면으로 만들어 Step이나 igs로 변환하신 후 불러오시면 됩니다. 핵심은 Solid(솔리드), 즉 내부가 채워져있는 모델이 아닌, 곡면으로 되어있는 지오메트리 파일이여야 한다는 점입니다.
2. 메시 생성
메시 작업을 진행해보겠습니다.
Mesh setup에서 우클릭 후, Meshing Parameters를 만들고 메시를 입력합니다. 각자 사용하고 계신 모델 형상에 맞는 사이즈로 기입해주시면 됩니다. 모델을 선택하면 기본값이 자동으로 나타납니다.
Parts 하위의 Shell part 에서 우클릭 후, Create Mesh 를 눌러주도록 하겠습니다.
아래와 같이 격자가 생성되었습니다. 곡면 부분은 좀 더 정밀하게 생성 된 것이 보이네요.
3. 재질 설정 및 Section 할당
아래와 같이 Material 에서 우클릭 후, Create 를 눌러줍니다.
라이브러리를 사용할 수도 있지만, Create로 신규 재질을 작성할 수도 있습니다. 이후에 사용자 라이브러리에 저장도 가능합니다.
다음은 Shell section 인데요. Sections에서 우클릭 후 Creat 를 누릅니다.
여기서 중요한 것이 있는데요. Solid가 아니기 때문에, Shell Section 으로 선택을 해주셔야 한다는 것입니다.
Shell Section 선택 후, 1mm 를 입력해줍니다. 이후, Set selection 의 Geometry based selection 옵션을 Part로 변경 한 후, 모델을 선택해줍니다. 그러면, 전체 surface가 잡히게 됩니다. 이 옵션을 바꿔주지 않으면, face를 전부 선택해주어야 하는데, 그러는 과정에서 오류가 발생할 수도 있습니다.
4. Step 생성 및 경계 조건 설정
이후의 모든 부분은 이전의 배웠던 내용과 동일합니다.
저같은 경우는 좌측 면을 Fixed 경계조건을 부여하여 고정하였으며, 우측 하단의 홀을 Reference point 를 생성하고 rigid body 로 묶어 하중을 가했습니다.
각자 다른 모델을 사용할 것이기 때문에, 예제 필요하신 분은 메일로 연락 주시면 배포 드립니다.
5. 결과 해석
아래와 같은 해석 결과가 도출되었습니다.
홀 주변의 노드 변형이 약 14mm 정도 발생합니다.
Stress 분포를 검토한 결과입니다.
일반적인 Steel의 항복점인 약 250Mpa~300Mpa를 한참 웃도는 수치가 나왔습니다. 정량적인 값을 기준으로 안전한 설계가 아니라고 판단할 수 있습니다.
이제 두께를 변경해서 다시 해보겠습니다.
6. Shell section 두께 변경 후 재해석
Shell geometry 의 경우 재질 할당 시, Solid section 이 아니라, Shell section 을 사용했었습니다.
아래와 같이 Thickness 를 변경해볼 수도 있는데요.
1T가 아닌 2T 강재로 만든 구조물의 경우 처짐량과 응력이 아래와 같이 1mm로 설정했을 때 대비 다르게 나타나는 것을 볼 수 있습니다.
처짐량은 1/7배가 되었습니다.
응력값의 경우 약 1/3 배가 되었는데요. 이 수치도 항복점을 넘어서는 값이지만, 확실히 그 전 구조물보다는 동일한 조건에서 비교적 안정적인 상태가 되었습니다.
추가적으로 하나 말씀드리면, 이번 글에서 생략하고 넘어간 부분이 있는데요.
곡면이 많이 들어가는 지오메트리의 경우, 메시 설정에서 Second order 를 Yes 로 활성화 시켜주시는 것이 더 신뢰도가 높습니다.
위 내용에 대한 부분은 제가 별도로 내용이 좀 정리되면 포스팅 해보도록 하겠습니다.
(영상 첨부 예정)
마무리
오늘의 주요 내용은 Shell 로 형성되어있는 모델 파일을 불러와서 재질을 할당하는 부분이었습니다. 솔리드 모델에 할당하는 방식인 Solid section 이 아니라 shell 에 두께를 부여하는 방식인 Shell section 으로 해석을 진행하게 됩니다. 이 경우, 두께에 따라서 값이 달라집니다.
예제 파일이 필요하신 분이나 프로그램 관련하여 궁금하신 분들이 있다면 댓글이나 메일로 자유롭게 문의주시기 바랍니다.
지금까지 엔스랩이었습니다.