PrePoMax 해석을 하다보면 FE Model 트리의 `Node Sets`, `Element Sets`, `Surfaces` 가 각각 무엇을 위해 존재하는지에 대해 한번씩 의문을 가지셨을 수도 있는데요. 이번 글에서는 이에 대해 각각의 용도를 쉽게 설명드릴게요.
Node Sets
우선 노드 셋은, 말 그대로 노드 단위로 조건을 줄 때 사용합니다. Displacement 혹은 Load 조건을 부여할 때 Concentrate Force 를 사용해보셨는지요. 그러면 하나의 질점에 Force가 부여되는 데요. 물론 해석 조건을 입력하는 gui에서 Node를 선택해줄 수도 있지만, Node가 여러개를 복수로 선택해야 한다던가, 혹은 노드를 그룹화해서 관리하고 싶다면, Node sets 기능을 활용해주시는 것이 좋습니다.
- 구속 조건 (고정, 대칭 등)
- 점 하중 (Force, Displacement 등)
- 결과 확인 (특정 지점의 변위, 반력 등 확인)
예를 들어 아랫쪽 모델링에서 좌측에 있는 모든 노드들만 그룹핑을 하고 싶다면, Node sets을 이용해서 아래 화면과 같이 묶으시면 되는거죠.
Node sets 우클릭 -> Create를 누릅니다.
아래와 같은 기본값으로 선택된 상태 (surfaces, edges and vertices) 로 면을 잡으면, 좌측 노드들이 모두 선택되는데요.
위 상태에서 Ok를 누르면 Node sets 이 완성됩니다.
이렇게 Node set-1 이 완성되었고, 이를 나중에 BCs 를 부여할 때, 아래 region 부분에서 그대로 불러오면, 별도의 Geometry를 선택하지 않아도 된다는 것입니다. 편리한 기능이죠.
혹은 Node output 으로 반력을 계산해볼 수도 있습니다. 1Mpa 로 설정 시 해당 부위의 반력을 확인해보니 12373N 이 나옵니다.
면적이 12000mm^2 을 감안할 때, 1.03Mpa , 즉 1Mpa 과 거의 근사한 값이 나왔습니다. 이런식으로 특정 면을 설정하고 반력을 도출할 때, 활용해볼 수 있겠습니다.
Element Sets
다음은 Element sets 입니다. 메시가 완료되었다면, 질점 뿐만 아니라, 질점과 질점이 상호적으로 선으로 연결되어 요소, 즉 elements 라는 것이 생성됩니다. 바로 이 요소 단위로 그룹을 지정할 때 사용하는 것입니다.
- 재료 또는 섹션 지정
- 후처리 시 특정 요소 그룹만 따로 보고 싶을 때
- 일부 요소만 열전달, 콘택트 조건 등에 활용할 때
Element sets 우클릭 -> Create.
아래 화면과 같이 상단 면을 선택해주고 OK를 눌러줍니다.
Element set이 완성되었습니다.
이는 나중에 고무재질을 해석하는 Hyper elastic 과 같은 탄성해석에서도 edit calculix keyword 기능으로 활용해볼 수 있습니다.
Surfaces
접촉(Contact), 압력(Pressure), 열유속(Heat flux) 등의 해석에서 유용하게 활용해볼 수 있습니다. 뿐만 아니라, 지오메트리로 면을 선택해야 하는 모든 부분에 적용됩니다.
- 접촉(Contact pair)의 Master/Slave 면 설정
- 면에 분포 하중(압력 등) 적용
솔리드의 면으로도 설정되지만, Shell Geometry 의 edge 도 Surface가 될 수 있습니다. 아래 화면 참고해보시기 바랍니다.
아래와 같이 Surface에 Master 와 Slave가 추가되었습니다.
이제 Contact 조건 해석 시, Master와 Slave 면을 Surface name 이라는 Type에서 참조로 가져올 수 있습니다.
사실 Surface Set의 경우 없다고 하더라도 크게 해석에 문제가 되지는 않습니다. 하지만 지오메트리의 이름을 잘 관리하고 싶거나 그룹핑하길 원한다면 사용해볼 수 있는 대안 옵션이라고 보시면 됩니다. 포럼에도 Node set과 Surface와 관련된 내용으로 논의가 되었었네요.
마무리
이번 글에서는 FE Model 메시 탭에 속해 있는 3가지 그룹 옵션인 Node set, Element sets, surfaces 에 대해 알아보았습니다.
지금까지 엔스랩이었습니다.