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1 Nonlinear Static Analysis ( 비선형정적해석 )

2 00 비선형정적해석개요 응력-변형률곡선 σ True Stress-Strain Curve Ultimate Stress Yield Stress Proportional Limit Elastic Modulus Eng. Stress-Strain Curve Fracture Elasticity Plasticity Linear Region Perfect Plasticity Strain Hardening Necking ε Nonlinear Static Analysis

3 00 비선형정적해석개요 선형과비선형 선형정적해석에서사용하는재료는모두선형탄성구간이라가정합니다. 응력과변형률의상관관계에따라선형과비선형을구분하고항복응력을기준으로하여탄성과소성구간으로구분할수있습니다. 구조물의응력이항복응력을넘어서소성이진행되면, 하중을제거하더라도원래의상태로되돌아가지못하고변형이발생하게되며, 이를영구변형이라합니다. σ σ σ 선형탄성비선형탄성비선형소성 Yield Stress Yield Stress Yield Stress (F=KU) (F KU) (F KU) Loading Loading Loading Unloading Unloading Unloading 영구변형 Elastic Plastic ε Elastic Plastic ε Elastic Plastic ε Linear Static K = Constant Non - Linear Static K Constant 비선형구조물의기본적인특성은하중이변함에따라구조물의강성이변하는것 Nonlinear Static Analysis

4 00 비선형정적해석개요 선형과비선형 선형문제 미소변형 F 선형탄성 선형의응력 - 변형률관계 (F=KU) 해석과정중일정한변위경계조건 K = Constant 해석과정중일정한작용하중 Loading Unloading 비선형문제 선형문제를제외한모든문제는비선형문제! 기하비선형 : 비선형의변형률-변위관계 Elastic U 재료비선형 : 비선형의재료구성방정식 경계비선형 ( 접촉 ): 해석과정중에변하는변위경계조건, 접촉 하중의비선형성 : 종동력 (follow-up loads) Nonlinear Static Analysis 4

5 00 비선형정적해석개요 기본이론 하중-변위관계가비선형적인구조물의응답은주어진하중을여러개의증분구간으로분할하고, 각증분구간에대하여평형조건을만족하는지를결정함으로써해를구할수있습니다. 각증분구간에서의평형조건식은다음과같습니다. [K T ]{ΔU}={ΔP} K T : 구조물의접선강성행렬 ΔU : 증분변위 ΔP : 증분하중 하중 (P) 정 복 Newton-Raphson Method 해를수렴시키기위해 복 하중증분 복해석 정 복 평형력 [K T ]{ΔU}={P I }-{R NI } 변위 (u) 수렴성판단 Nonlinear Static Analysis 5

6 00 비선형정적해석개요 수렴기준 (Convergence Criteria) 가해진외력과평형상태에있는구조물에대해서내력이동일한경우를의미합니다. 두힘의오차는정확하게 0 이될수없으므로허용오차범위내에도달하였을때, 수렴했다고보고복계산을종료합니다. Newton-Raphson Method 하중증분 복해석 기하비선형정의 하중증분정의 [K T ]{ΔU}={P I }-{R NI } 0 수렴기준정의 외력 내력 수렴기준은 개의조건을사용하는것이일적입니다. 전통적으로많이사용되는수렴조건은하중이지만, 경우에따라서변위를사용하기도합니다. Nonlinear Static Analysis 6

00 비선형정적해석개요 비선형문제의종류 기하비선형 구조물에상대적으로큰변형 (Large

7 00 비선형정적해석개요 비선형문제의종류 기하비선형 구조물에상대적으로큰변형 (Large Displacement, Large Rotation) 이발생하는경우 기하학적형태가변하여변위-변형도관계가비선형이되는경우에미소변형해석에서무시하였던변위-변형도관계를포함하여해석 재료의선형상태에서도발생이가능하며구조물의좌표가변화하거나모멘트와같은부가하중이발생하는경우에드시고려 종동하중효과를적용시킬수있음 비선형문제 재료비선형 재료의비선형성을고려하는문제 탄소성 (Elasto-Plastic) - 완전소성모델 (Perfect Plastic) - 바이리니어모델 (Bi-linear) - 멀티리니어모델 (Multi-linear) 초탄성 (Hyper-Elastic) 접촉 ( 경계 ) 비선형 경계비선형또는경계조건의변화는하중이작용하는구조물의변형에의해발생 부품간의접촉을고려한해석 - 일체거동 (Welded) 조건 - 슬라이딩 (Bi-directional Sliding) 조건 - 일 (General) 조건 - 거친 (Rough) 조건 Nonlinear Static Analysis 7

8 00 개요 개요 비선형정적해석 - 단위 : N, mm - 기하모델 : Spring.x_t Spring ( 재료, 기하비선형 ) 재질 - 응력 - 변형률곡선 경계조건과하중조건 - 핀구속 - 집중하중 결과확인 - 전체변위 - 등가응력 - 애니메이션 Spring 8

9 00 해석개요 따라하기목적 midas NFX를이용한재료비선형해석의수행및기능이해 - 응력-변형률곡선을이용하여비선형재료를정의합니다. - 증분개수와수렴기준등의비선형해석옵션을설정하는방법을습득합니다. - 해석결과를애니메이션을기능을사용하여확인합니다. 대상모델 해석개요 응력 - 변형률함수 경계조건 ( 핀구속 ) 하중조건 ( 집중하중 ) 고정구속 핀구속 집중하중 (80N) Spring 9

10 0 해석 >> 해석조건설정. [ ] ( 새로만들기 ) 클릭... [차원/ 일모델 ] 선택.. 단위계 [N-mm-J-sec] 선택. 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. 작업윈도우에서마우스오른쪽버튼클릭후, [ 모든가이더감기 ] 선택. 프로그램을실행시킨후 [ 새로만들기 ] 를클릭하면모든메뉴가활성화됩니 다. 5 해석조건설정대화상자는시작과 함께자동으로보여집니다. 4 Spring 0

$프로그램이설된하위폴더의 Manuals\Tutorials\Files 폴더안에 따라하기의모델들이있습니다. 파일형식확인!$

11 0 형상 >> CAD 파일 >> 러오기. 모델선택 : Spring.x_t 선택. [ 열기 ] 버튼클릭. 프로그램이설된하위폴더의 Manuals\Tutorials\Files 폴더안에 따라하기의모델들이있습니다. 파일형식확인!! Spring

12 0 요소망 >> 생성 >> D. [ 자동 - 솔리드 ] 탭선택. 요소망생성입력 대상선택 솔리드 개선택 요소크기 특성번호 이름 Spring. [ 확인 ] 버튼클릭. 요소특성의 ID 번호만을입력하여요 소망을생성한후에해당 ID 의특성을 정의할수있습니다. Spring

13 04 요소망 >> 절점 >> 생성. [ ] ( 좌측면보기 ) 버튼클릭.. [ 생성 ] 탭선택.. 절점생성 생성 좌표 좌표위 0, 0, -80 이름 Center Point 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 4 강체요소의마스터절점으로사용할 절점을미리생성합니다. Spring

14 05 요소망 >> 요소 >> 생성. [ 기타 ] 탭선택.. 강체생성 생성 마스터절점 종속절점 ( 선택필터 : 면 ) 강체 (0, 0, -80) 선택 면 개선택 이름. [ 확인 ] 버튼클릭. Rigid Link 스텝 4 에서생성한절점을마스터절점 으로선택합니다. Spring 4

15 06 요소망 >> 재료 / 특성 >> 재료. 생성 >> 등방성클릭. [ 탄소성 ] 탭선택.. 재질입력 번호 이름 Alu 탄성계수 7e5 (N/mm²) 프와송비 0.46 질량밀도.7e-6 (kg/mm ) 4. 응력 - 변형률곡선체크 함수생성아이콘클릭. 5 다음페이지에서계속설명됩니다. 기본적인선형탄성물성치는반드시 입력해주어야합니다. Spring 5

16 07 요소망 >> 재료 / 특성 >> 재료. 이름 : Nonlinear 입력.. 응력-변형률함수입력변형률ㅊ 응력 (N/mm²) (N/mm²) (N/mm²) 0. 0 (N/mm²) 0 (N/mm²) 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 4. 응력 - 변형률함수 : Nonlinear 선택. 5. [ 확인 ] 버튼클릭. 6. [ 닫기 ] 버튼클릭. 첫기울기는앞서입력한탄성계수와 동일한값이어야합니다. 6 5 Spring 6

17 08 요소망 >> 재료 / 특성 >> 특성. 번선택후수정클릭. [ 솔리드 ] 탭확인.. 특성수정번호 이름 재질 Solid : Alu 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. [ 닫기 ] 버튼클릭 5 4 Spring 7

18 09 정적 / 열해석 >> 경계조건 >> 구속조건. 구속조건입력 이름대상종류대상선택조건 Fix 면 개선택핀구속. [ 확인 ] 버튼클릭 고정구속 : X, Y, Z 병진자유도및 회전자유도구속 핀구속 : X, Y, Z 병진자유도만구속 솔리드모델에서는회전자유도가 없기때문에핀구속조건으로도 모든자유도가구속됩니다. Spring 8

19 0 정적 / 열해석 >> 정적하중 >> 집중. 집중하중조건입력 이름대상종류대상선택하중성분 Force 절점 개선택 Z: -0 (N). [ 확인 ] 버튼클릭 강체요소의마스터절점을선택합니 다. Spring 9

20 해석 >> 해석케이스 >> 일. 해석케이스설정 이름 해석종류 Nonlinear 비선형정적해석. [ ] ( 서브케이스제어 ) 버튼클릭. ( 비선형정적해석 ( 필수 ) 서브케이 스를클릭해야활성화됩니다.) 기본적으로현재작업된요소망세트, 경계조건, 하중조건등이모두활성화 됩니다. Spring 0

21 해석케이스 >> 서브케이스제어. [ 비선형 ] 탭선택.. [ 기하비선형 ] 체크.. 수렴기준 / 오류오차설정 변위체크 0.00 하중체크해제 일량체크 e-6 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. [ 확인 ] 버튼클릭. 4 일량을기본으로하여변위와하중중에서추가로 개를더선택합니다. 일반적으로변위기준은하중에비해수렴에유리한편입니다. 5 Spring

22 해석 >> 실행. [ 확인 ] 버튼클릭.. 다른이름으로저장 : Spring 입력.. [ 저장 (S)] 버튼클릭. 해석을실행하면 midas NFX 솔버가 작동됩니다. [ 해석중지!] 버튼을클릭 하면해석이중지됩니다. Spring

23 4 해석및결과작업트리 >> Nonlinear : 비선형정적해석 >> 비선형정적해석 ( 필수 ) >> INCR=0 (LOAD=.000). [ ] ( 등각보기 ) 클릭.. 결과분석 >> 일 >> [ 실제스케일 ] 선택.. 해석및결과작업트리에서전체변위 더블클릭. 비선형해석결과는변형형상을실제 스케일로설정하여확인하도록합니 다. Spring

24 5 해석및결과작업트리 >> Nonlinear : 비선형정적해석 >> 비선형정적해석 ( 필수 ) >> INCR=0 (LOAD=.000). 해석및결과작업트리에서등가응력 더블클릭. 재료비선형해석의경우에는반드시등가응력을확인해야합니다. 일부부분에서항복응력을넘어서소성구간에들어선것을확인할수있습니다. Spring 4

25 6 해석및결과작업트리 >> Nonlinear : 비선형정적해석 >> 비선형정적해석 ( 필수 ) >> INCR=0 (LOAD=.000). 해석및결과작업트리에서전체변위더블클릭.. [ ] ( 멀티-스텝애니메이션녹화 ) 클릭.. [ ] ( 재생 ) 클릭. 멀티-스텝애니메이션녹화를이용하면스텝별결과를애니메이션으로확인할수있습니다. ( 자동으로전체스텝결과에체크되어있습니다.) 애니메이션결과확인이끝나면 [ ] 버튼을클릭하여애니메이션재생을종료해주어야합니다. 이는다른후처리작업시발생할수있는조작의불편함을최소화하기위한작업입니다. Spring 5

26 00 개요 개요 비선형정적해석 - 단위 : N, mm - 기하모델 : Leaf Spring.x_t Leaf Spring ( 재료, 기하, 접촉비선형 ) 재질 - 응력 - 변형률곡선 접촉조건설정 - 일반접촉 ( 마찰고려 ) 경계조건과하중조건 - 핀구속, 자유도구속 - 이동변위 결과확인 - 전체변위 - 애니메이션 - 등가응력 Leaf Spring 6

27 00 해석개요 따라하기목적 midas NFX를이용한재료 / 기하 / 접촉비선형해석의수행및기능이해 - 응력-변형률곡선을이용하여비선형재료를정의합니다. - 해석전에는접촉이발생하지않지만, 해석중에접촉이발생하는면을찾아서수동접촉조건을설정합니다. - 증분개수와수렴기준등의비선형해석옵션을설정하는방법을습득합니다. 해석개요 대상모델 경계조건 ( 핀구속, 자유도구속 ) 하중조건 ( 이동변위 ) 이동변위 (-Z 축 8mm 이동 ) 핀구속 자유도구속 (X,Y 축구속 ) Leaf Spring 7

28 00 해석개요 유저설정접촉 해석전에는접촉되지않음. 수직아래방향으로변위이동후에접속발생. 접촉발생 접촉발생 초기에접촉되지않은상태에서는자동접촉설정이어려움. 사용자가직접접촉되는면을선택해서설정해야함. Step 0 에서수동접촉설정을따라해봅니다. Leaf Spring 8

29 0 해석 >> 해석조건설정. [ ] ( 새로만들기 ) 클릭... [차원/ 일모델 ] 선택.. 단위계 [N-mm-J-sec] 선택. 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. 작업윈도우에서마우스오른쪽버튼클릭후, [ 모든가이더감기 ] 선택. 프로그램을실행시킨후 [ 새로만들기 ] 를클릭하면모든메뉴가활성화됩니 다. 5 해석조건설정대화상자는시작과 함께자동으로보여집니다. 4 Leaf Spring 9

$프로그램이설된하위폴더의 Manuals\Tutorials\Files 폴더안에 따라하기의모델들이있습니다. [ 접촉면찾기 ] 옵션은기본설정이며, 자동으로접촉면을찾아줍니다.$

30 0 형상 >> CAD 파일 >> 러오기. 모델선택 : Leaf Spring.x_t 선택.. [ 열기 ] 버튼클릭. 프로그램이설된하위폴더의 Manuals\Tutorials\Files 폴더안에 따라하기의모델들이있습니다. [ 접촉면찾기 ] 옵션은기본설정이며, 자동으로접촉면을찾아줍니다. 이번따라하기에서는수동접촉설정방법을습득하기위해자동옵션을사용하지않습니다. 파일형식확인!! Leaf Spring 0

31 0 요소망 >> 생성 >> D. [ 자동-솔리드 ] 탭선택.. 요소망생성입력 대상선택 솔리드 개선택 요소크기 특성번호 이름 Spring. [ 적용 ] 버튼클릭. 요소특성의 ID 번호만을입력하여요 소망을생성한후에해당 ID 의특성을 정의할수있습니다. Leaf Spring

32 04 요소망 >> 생성 >> D. [ 사상-솔리드 ] 탭선택.. 요소망생성입력 대상선택 솔리드 개선택 요소크기 특성번호 이름 Plate. [ 확인 ] 버튼클릭. Leaf Spring

06 요소망 >> 재료 / 특성 >> 재료. 생성 >> 등방성클릭. [ 탄소성 ] 탭선택.. 재질입력번호 이름 Spring 탄성계수 69. (N/mm²) 프와송비 0.66 4. 응력 - 변형률곡선체크. 5. 함수생성아이콘클릭.

33 06 요소망 >> 재료 / 특성 >> 재료. 생성 >> 등방성클릭. [ 탄소성 ] 탭선택.. 재질입력번호 이름 Spring 탄성계수 69. (N/mm²) 프와송비 응력 - 변형률곡선체크. 5. 함수생성아이콘클릭. 4 변형률 응력 Leaf Spring

07 요소망 >> 재료 / 특성 >> 재료. 생성-> 등방성클릭. 재질입력번호 이름 Rigid 탄성계수 e8 (N/mm²) 프와송비 0.

34 07 요소망 >> 재료 / 특성 >> 재료. 생성-> 등방성클릭. 재질입력번호 이름 Rigid 탄성계수 e8 (N/mm²) 프와송비 [ 확인 ] 버튼클릭. 4. [ 닫기 ] 버튼클릭. 4 Spring 파트에비해충분히큰강성을 갖도록설정합니다. Leaf Spring 4

35 08 요소망 >> 재료 / 특성 >> 특성. 생성 >> D 클릭. [ 솔리드 ] 탭선택... 특성입력번호 이름 재질 Spring : Spring 4. [ 적용 ] 버튼클릭. 4 Leaf Spring 5

36 09 요소망 >> 재료 / 특성 >> 특성. 생성 >> D 클릭. [ 솔리드 ] 탭선택... 특성입력번호 이름 재질 Rigid Plate : Rigid 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. [ 닫기 ] 버튼클릭. 5 4 Leaf Spring 6

37 0 정적 / 열해석 >> 접촉 / 연결 >> 수동접촉. 수동접촉조건입력 이름 접촉종류 주접촉면대상종류 주접촉면대상선택 종속접촉면대상종류 종속접촉면대상종류 Contact 일반접촉 D 요소면 7개선택면 개선택. [ 확인 ] 버튼클릭. 수동접촉조건은접촉의발생이예상되는부분만을수동으로지정해주므로요소망세트전체로지정하는자동접촉조건보다해석시간을줄일수있습니다. 일반적으로주접촉면은종속접촉면에비해강성이큰파트로선택하는것이좋습니다. Leaf Spring 7

38 정적 / 열해석 >> 경계조건 >> 구속조건. [ ] ( 윗면보기 ) 버튼클릭.. [ 고급 ] 탭선택.. 구속조건입력 이름 BC 대상종류 면 대상선택 개선택 조건 Tx, Ty 선택 4. [ 적용 ] 버튼클릭. 변위하중의방향을제외한나머지자 유도를구속해줍니다. 4 Leaf Spring 8

39 정적 / 열해석 >> 경계조건 >> 구속조건. [ 기본 ] 탭선택.. 구속조건입력 이름대상종류대상선택조건 BC_ 절점 84개선택핀구속. [ 확인 ] 버튼클릭. 고정구속 : X, Y, Z 병진자유도및 회전자유도구속 핀구속 : X, Y, Z 병진자유도만구속 솔리드모델에서는회전자유도가 없기때문에핀구속조건으로도 모든자유도가구속됩니다. Leaf Spring 9

40 정적 / 열해석 >> 정적하중 >> 강제변위. 강제변위조건입력 이름대상종류대상선택하중성분 Displacement 면 개선택 Tz : -7.5 (mm). [ 확인 ] 버튼클릭. Leaf Spring 40

41 4 해석 >> 해석케이스 >> 일. 해석케이스설정 이름 해석종류 Nonlinear 비선형정적해석. [ ] ( 서브케이스제어 ) 버튼클릭. ( 비선형정적해석 ( 필수 ) 서브케이 스를클릭해야활성화됩니다.) 기본적으로현재작업된요소망세트, 경계조건, 하중조건등이모두활성화 됩니다. Leaf Spring 4

42 5 해석 >> 해석케이스 >> 일. [ 비선형 ] 탭선택.. [ 기하비선형 ] 체크.. 수렴기준 / 오류오차설정 변위체크 0.00 하중체크해제 일량체크 e-6 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. [ 확인 ] 버튼클릭. 4 일량을기본으로하여변위와하중중에서추가로 개를더선택합니다. 일반적으로변위기준은하중에비해수렴에유리한편입니다. 5 Leaf Spring 4

43 6 해석 >> 실행. [ 확인 ] 버튼클릭.. 다른이름으로저장 : Leaf Spring 입력.. [ 저장 (S)] 버튼클릭. 해석을실행하면 midas NFX 솔버가 작동됩니다. [ 해석중지!] 버튼을클릭 하면해석이중지됩니다. Leaf Spring 4

44 7 해석및결과작업트리 >> Nonlinear : 비선형정적해석 >> 비선형정적해석 ( 필수 ) >> INCR= (LOAD=.000). [ ] ( 등각보기) 클릭.. 결과분석 >> 일 >> 변형형상 >> 변형 + 변형전 ( 특징경계선 ) 선택.. 결과분석 >> 일 >> 변형형상 >> 실제스케일 : [ 실제스케일 ] 선택 4. 해석및결과작업트리에서전체변위 더블클릭. 4 접촉이시작되는하중증분에서수렴이여의치않아자동으로하중을재분할 (Bisecting) 하여해석이진행됩니다. 때문에정의한증분개수와해석결과의실제증분은다를수있습니다. Leaf Spring 44

45 8 해석및결과작업트리 >> Nonlinear : 비선형정적해석 >> 비선형정적해석 ( 필수 ) >> INCR= (LOAD=.000). 결과분석 >> 일 >> 변형형상 >> 변형후형상선택.. [ ] ( 멀티 - 스텝애니메이션녹화 ) 클릭.. [ ] ( 재생 ) 클릭. 멀티-스텝애니메이션녹화를이용하면스텝별결과를애니메이션으로확인할수있습니다. ( 자동으로전체스텝결과에체크되어있습니다.) 애니메이션결과확인이끝나면 [ ] 버튼을클릭하여애니메이션재생을종료해주어야합니다. 이는다른후처리작업시발생할수있는조작의불편함을최소화하기위한작업입니다. Leaf Spring 45

46 9 해석및결과작업트리 >> Nonlinear : 비선형정적해석 >> 비선형정적해석 ( 필수 ) >> INCR= (LOAD=.000). 해석및결과작업트리에서 INCR= 의솔리드요소등가응력더블클릭. 재료비선형해석의경우에는반드시등가응력을확인해야합니다. 일부부분에서항복응력을넘어서소성구간에들어선것을확인할수있습니다. Leaf Spring 46

47 00 개요 개요 비선형정적해석 - 단위 : N, mm - 기하모델 : Bending Spring.x_t Bending Spring ( 접촉, 기하비선형 ) 접촉조건설정 - 일반접촉 경계조건과하중조건 - 핀구속 - 이동변위 결과확인 - 전체변위 - von-mises 응력 - 애니메이션 Bending Spring 47

48 00 해석개요 따라하기목적 두번의연속적인접촉이발생하는대변형모델의기하 / 접촉비선형해석 - 대변형 ( 기하비선형 ) 모델의비선형해석을수행합니다. - 수동접촉조건을이용하여해석과정중에발생하는접촉을설정합니다. - 증분개수와수렴기준등의비선형해석옵션을설정하는방법을습득합니다. 해석개요 대상모델 경계조건 ( 핀구속 ) 하중조건 ( 이동변위 ) 접촉조건 ( 일접촉 / 자체접촉 ) 아래방향으로이동변위 밑면고정 Bending Spring 48

49 00 해석개요 수동접촉조건설정 차접촉발생 - 위판이아래로내려오면서스프링과접촉이발생합니다. 일접촉설정 - 주접촉면 : 빨간색 - 종속접촉면 : 파란색 주접촉면은종속접촉면에침투할수있고, 종속접촉면은주접촉면에침투할수없다는제한조건이있습니다. 일적으로강성이큰파트를주접촉면, 볼록한면과조밀한요소망을종속접촉면으로설정합니다. 차접촉발생 - 스프링이구부러지면서서로접촉이발생합니다. 자체접촉설정 -단일파트내에서자체적으로접촉이생길경우자체접촉을설정합니다. Bending Spring 49

50 0 해석 >> 해석조건설정. [ ] ( 새로만들기 ) 클릭... [차원/ 일모델 ] 선택.. 단위계 [N-mm-J-sec] 선택. 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. 작업윈도우에서마우스오른쪽버튼클릭후, [ 모든가이더감기 ] 선택. 프로그램을실행시킨후 [ 새로만들기 ] 를클릭하면모든메뉴가활성화됩니 다. 5 해석조건설정대화상자는시작과 함께자동으로보여집니다. 4 Bending Spring 50

51 0 형상 >> CAD 파일 >> 러오기. 모델선택 : Bending Spring.x_t 선택. [ 열기 ] 버튼클릭. 프로그램이설된하위폴더의 Manuals\Tutorials\Files 폴더안에 따라하기의모델들이있습니다. [ 접촉면찾기 ] 옵션은기본설정이며, 자동으로접촉면을찾아줍니다. 이번따라하기에서는수동접촉설정방법을습득하기위해자동옵션을사용하지않습니다. 파일형식확인!! Bending Spring 5

52 0 정적 / 열해석 >> 접촉 / 연결 >> 수동접촉. [ 수동접촉 ] 탭선택.. 수동접촉조건입력 이름 접촉종류 주접촉면대상종류 주접촉면대상선택 종속접촉면대상종류 종속접촉면대상종류. [ 적용 ] 버튼클릭 Contact_ 일반접촉 면 개선택 ( 평판의아랫면 ) 면 ( 스프링윗면 ) 개선택 일접촉 : 두면이해석중에접촉과 분리, 미끄러짐이가능하도록조건이 설정됩니다. 주접촉면은빨간색, 종속접촉면은 파란색으로표시됩니다. Bending Spring 5

53 04 정적 / 열해석 >> 접촉 / 연결 >> 수동접촉. [ 자체접촉 ] 탭선택.. 수동접촉조건입력 이름접촉종류대상대상선택 Contact_ 일반접촉요소망세트스프링선택. [ 확인 ] 버튼클릭 일접촉 : 두면이해석중에접촉과 분리, 미끄러짐이가능하도록조건이 설정됩니다. 주접촉면은빨간색, 종속접촉면은 파란색으로표시됩니다. Bending Spring 5

54 05 정적 / 열해석 >> 경계조건 >> 구속조건. 구속조건입력 이름대상종류대상선택조건 Fix 면 개선택핀구속. [ 확인 ] 버튼클릭. 고정구속 : X, Y, Z 병진자유도및 회전자유도구속 핀구속 : X, Y, Z 병진자유도만구속 솔리드모델에서는회전자유도가 없기때문에핀구속조건으로도 모든자유도가구속됩니다. Bending Spring 54

55 06 정적 / 열해석 >> 정적하중 >> 강제변위. 강제변위조건입력 이름대상종류대상선택변위방향및크기 Displacement 면 개선택 Ty : (mm). [ 확인 ] 버튼클릭. 강제변위가재하되는면에이미핀구속조건이정의되어있습니다. 이경우에는강제변위방향의자유도는자동으로구속이해제됩니다. Bending Spring 55

56 07 요소망 >> 생성 >> D. [ ] ( 전체선택 ) 클릭.. 고속사면체요소망생성기선택.. 요소크기설정 : 크기 0.입력 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 육면체중심의요소망을작성하여모델규모를작게하면서도합리적인결과를얻을수있습니다. 단, 복잡한기하형상의경우에는하이브리드요소망보다는사면체요소망을사용하는것이요소품질을확보하는데더유리합니다. Bending Spring 56

57 08 요소망 >> 재료 / 특성 >> 재료. 생성 >> 등방성클릭. [ 탄소성 ] 탭선택.. 재질입력번호 이름 Nonlinear 탄성계수 69. (N/mm²) 프와송비 응력-변형률곡선체크. 5. 함수생성아이콘클릭. 4 5 다음페이지에서계속설명됩니다. 기본적인선형탄성물성치는반드시 입력해주어야합니다. Bending Spring 57

58 09 요소망 >> 재료 / 특성 >> 재료. 이름 : Nonlinear 입력.. 응력-변형률함수입력변형률 응력 (N/mm²) (N/mm²) (N/mm²) 0. 0 (N/mm²) 0 (N/mm²) 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 4. 응력 - 변형률함수 : Nonlinear 선택. 5. [ 확인 ] 버튼클릭. 6. [ 닫기 ] 버튼클릭. 첫기울기는앞서입력한탄성계수와 동일한값이어야합니다. 6 5 Bending Spring 58

59 0 요소망 >> 재료 / 특성 >> 특성. 생성 >> D 클릭.. [ 솔리드 ] 탭선택.. 특성입력번호 이름 재질 Solid : Nonlinear 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. [ 닫기 ] 버튼클릭. 5 4 Bending Spring 59

60 해석 >> 해석케이스 >> 일. 해석케이스설정 이름 해석종류 Nonlinear 비선형정적해석. [ ] ( 서브케이스제어 ) 버튼클릭. ( 비선형정적해석 ( 필수 ) 서브케이 스를클릭해야활성화됩니다.) 기본적으로현재작업된요소망세트, 경계조건, 하중조건등이모두활성화 됩니다. Bending Spring 60

61 해석 >> 해석케이스 >> 일. [ 비선형 ] 탭선택.. [ 기하비선형 ] 체크.. 비선형기본파라미터설정 증분개수 40 변위체크 0.00 하중체크해제 일량체크 e-6 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. [ 확인 ] 버튼클릭. 원활한수렴을위하여증분개수를초 기값보다큰값으로설정합니다. 4 일량을기본으로하여변위와하중중에서추가로 개를더선택합니다. 일반적으로변위기준은하중에비해수렴에유리한편입니다. 5 Bending Spring 6

62 해석 >> 실행. [ 확인 ] 버튼클릭.. 다른이름으로저장 : Bending Spring 입력.. [ 저장 (S)] 버튼클릭. 해석을실행하면 midas NFX 솔버가 작동됩니다. [ 해석중지!] 버튼을클릭 하면해석이중지됩니다. Bending Spring 6

63 4 해석및결과작업트리 >> Nonlinear : 비선형정적해석 >> 비선형정적해석 ( 필수 ) >> INCR=4 (LOAD=.000). [ ] ( 등각보기) 클릭.. 해석및결과 >> 일 >> [ 실제스케일 ] 선택. 해석및결과작업트리에서전체변위 더블클릭. 4. [ ] ( 멀티-스텝애니메이션녹화 ) 클릭. 5. [ ] ( 재생 ) 클릭. 멀티-스텝애니메이션녹화를이용하면스텝별결과를애니메이션으로확인할수있습니다. ( 자동으로전체스텝결과에체크되어있습니다.) 애니메이션결과확인이끝나면 [ ] 버튼을클릭하여애니메이션재생을종료해주어야합니다. 이는다른후처리작업시발생할수있는조작의불편함을최소화하기위한작업입니다. 5 4 Bending Spring 6

64 5 해석및결과작업트리 >> Nonlinear : 비선형정적해석 >> 비선형정적해석 ( 필수 ) >> INCR=4 (LOAD=.000). 해석및결과작업트리에서 솔리드요소등가응력더블클릭. 멀티-스텝애니메이션이재생되는동안에다른결과항목을선택하게되면자동으로해당결과를애니메이션으로녹화하여재생합니다. 애니메이션결과확인이끝나면 [ ] 버튼을클릭하여애니메이션재생을종료해주어야합니다. 이는다른후처리작업시발생할수있는조작의불편함을최소화하기위한작업입니다. Bending Spring 64

65 00 개요 개요 비선형정적해석 - 단위 : N, mm - 기하모델 : Clip.x_t Clip ( 접촉, 기하비선형 ) 접촉조건설정 - 일반접촉 경계조건과하중조건 - 핀구속, 자유도구속 - 강제변위 결과확인 - 전체변위 - 애니메이션 Clip 65

66 00 해석개요 따라하기목적 경사진면에서접촉이발생하고, 이동변위가큰비선형해석 - 경사진부분을타고올라가면서접촉이발생합니다. - 경사진부분에서의움직임이원활하도록수직, 수평강성계수를조절해줍니다. - 접촉이발생하는종속접촉면에시드를이용하여조밀한요소망을생성합니다. 대상모델 해석개요 요소망생성 ( 크기제어기능활용 ) 하중조건 ( 강제변위 ) 오른쪽으로변위이동 고정 Clip 66

67 00 해석개요 요소망생성 ( 크기제어 ) 오른쪽으로변위이동 이동하면서많은접촉이발생하므로조밀한요소망생성이필요합니다. 요소망자동생성을하기전에크기지정기능을이용하여선택적으로요소크기를조절합니다. 선택한 4 개의선분을각각 0 개씩분할합니다. 요소망생성 4 Clip 67

68 0 해석 >> 해석조건설정. [ ] ( 새로만들기 ) 클릭... [차원/ 일모델 ] 선택.. 단위계 [N-mm-J-sec] 선택. 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. 작업윈도우에서마우스오른쪽버튼클릭후, [ 모든가이더감기 ] 선택. 프로그램을실행시킨후 [ 새로만들기 ] 를클릭하면모든메뉴가활성화됩니 다. 5 해석조건설정대화상자는시작과 함께자동으로보여집니다. 4 Clip 68

69 0 형상 >> CAD 파일 >> 러오기. 모델선택 : Clip.x_t 선택.. [ 열기 ] 버튼클릭. 프로그램이설된하위폴더의 Manuals\Tutorials\Files 폴더안에 따라하기의모델들이있습니다. [ 접촉면찾기 ] 옵션은기본설정이며, 자동으로접촉면을찾아줍니다. 이번따라하기에서는접촉설정방법을습득하기위해자동옵션을사용하지않습니다. 파일형식확인!! Clip 69

70 04 정적 / 열해석 >> 접촉 / 연결 >> 수동접촉. [ 수동접촉 ] 탭선택.. 수동접촉조건입력 이름 접촉종류 주접촉면대상종류 주접촉면대상선택 종속접촉면대상종류 종속접촉면대상종류 Contact 일반접촉면 개선택면 개선택. [ 확인 ] 버튼클릭. Clip 70

71 05 정적 / 열해석 >> 경계조건 >> 구속조건. [ ] ( 윗면 ) 클릭.. 구속조건입력 이름 Fix_ 대상종류 면 대상선택 개선택 조건 핀구속. [ 적용 ] 버튼클릭. 고정구속 : X, Y, Z 병진자유도및 회전자유도구속 핀구속 : X, Y, Z 병진자유도만구속 솔리드모델에서는회전자유도가 없기때문에핀구속조건으로도 모든자유도가구속됩니다. Clip 7

72 06 정적 / 열해석 >> 경계조건 >> 구속조건. [ 고급 ] 탭선택.. 구속조건입력 이름대상종류대상선택조건 Fix_ 면 4개선택 Tz 구속. [ 확인 ] 버튼클릭. XY평면에대한대칭조건을부여합니다. 솔리드모델에서는회전자유도가없기때문에 Tz 구속만으로도대칭조건이만족됩니다. Clip 7

73 07 정적 / 열해석 >> 정적하중 >> 강제변위. [ ] ( 윗면 ) 클릭.. 강제변위조건입력 이름대상종류대상선택조건. [ 확인 ] 버튼클릭. Displacement 면 개선택 Tx : 48 (mm) Clip 7

74 08 요소망 >> 제어 >> 크기지정. [ 엣지시드 ] 탭선택.. 요소망제어 대상종류대상선택방법이름 선 4개선택분할개수 : 0개 Edge Size Control. [ 확인 ] 버튼클릭. 반원형태에서 개의선분을선택하고, 반대편도 개의선분을선택합니다. ( 총 4개의선분선택 ) 엣지시드는요소망생성시에우선적용되기때문에파트의특정부위에조밀한요소망을작성하는경우에사용합니다. Clip 74

75 09 요소망 >> 생성 >> D. [ ] ( 전체선택 ) 클릭.. 하이브리드요소망 ( 육면체중심 ) 선택.. 요소크기설정 : 자동설정값사용. (.9으로조절 ) 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 요소의최대크기를의미합니다. 4 Clip 75

76 0 요소망 >> 재료 / 특성 >> 특성. 생성 >> D 클릭. [ 솔리드 ] 탭선택.. 특성입력번호 이름 재질 Solid : Alloy Steel 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. [ 닫기 ] 버튼클릭. 5 기본재질을사용하여특성을정의합 니다. 4 Clip 76

77 해석 >> 해석케이스 >> 일. 해석케이스설정 이름 해석종류 Nonlinear 비선형정적해석. [ ] ( 서브케이스제어 ) 버튼클릭. ( 비선형정적해석 ( 필수 ) 서브케이 스를클릭해야활성화됩니다.) 기본적으로현재작업된요소망세트, 경계조건, 하중조건등이모두활성화 됩니다. Clip 77

78 해석케이스 >> 서브케이스제어. [ 비선형 ] 탭선택.. [ 기하비선형 ] 체크.. 비선형기본파라미터설정 증분개수 0 변위체크 0.00 하중체크해제 일량체크 e-6 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. [ 확인 ] 버튼클릭. 원활한수렴을위하여증분개수와일량기준의오차를초기값보다큰값으로설정합니다. 오류오차는수렴이여의치않은경우에한해서만조정하고다른조건들을우선수정한후, 차선책으로만사용하도록합니다. 일량을기본으로하여변위와하중중에서추가로 개를더선택합니다. 일반적으로변위기준은하중에비해수렴에유리한편입니다. 4 5 Clip 78

79 해석 >> 실행. [ 확인 ] 버튼클릭.. 다른이름으로저장 : Clip 입력.. [ 저장 (S)] 버튼클릭. 해석을실행하면 midas NFX 솔버가 작동됩니다. [ 해석중지!] 버튼을클릭 하면해석이중지됩니다. Clip 79

[ ] ( 멀티-스텝애니메이션녹화 ) 클릭. 5. [ ] ( 재생 ) 클릭. 멀티-스텝애니메이션녹화를이용하면스텝별결과를애니메이션으로확인할수있습니다.

80 4 해석및결과작업트리 >> Nonlinear : 비선형정적해석 >> 비선형정적해석 ( 필수 ) >> INCR= (LOAD=.000). [ ] ( 윗면 ) 클릭.. 해석및결과 >> 일 >> [ 실제스케일 ] 선택. 해석및결과작업트리에서전체변위더블클릭. 4. [ ] ( 멀티-스텝애니메이션녹화 ) 클릭. 5. [ ] ( 재생 ) 클릭. 멀티-스텝애니메이션녹화를이용하면스텝별결과를애니메이션으로확인할수있습니다. ( 자동으로전체스텝결과에체크되어있습니다.) 애니메이션결과확인이끝나면 [ ] 버튼을클릭하여애니메이션재생을종료해주어야합니다. 이는다른후처리작업시발생할수있는조작의불편함을최소화하기위한작업입니다. 5 4 Clip 80

81 00 개요 개요 비선형정적해석 - 단위 : N, mm - 기하모델 : Probe.x_t Probe ( 접촉, 기하비선형 ) 접촉조건설정 - 일반접촉 경계조건과하중조건 - 자유도구속 - 스프링조건 - 강제변위 결과확인 - 변형형상 Leaf Spring 8

82 00 해석개요 따라하기목적 사상요소망을이용한요소망작성과절점 / 요소기의해석조건입력 - 가이드라인을토대로요소망추출기법을이용하여전체모델을생성하는방법에대하여습득합니다. - 기하형상이아닌, 절점 / 요소를기반으로하여해석조건을설정합니다. - 해석중에접촉이발생하는면을찾아서수동접촉조건을설정합니다. 해석개요 대상모델 경계조건 ( 자유도구속, 스프링조건 ) 스윕출을이용한육면체요소망작성 사각형요소망작성 ( 사상요소망 ) 소스 D 요소망 자유도구속 (X 축제외한모든구속 ) 자유도구속 (X, Y 축구속 ) 구속이없는 X 축방향에스프링요소생성 Leaf Spring 8

83 0 해석 >> 해석조건설정. [ ] ( 새로만들기 ) 클릭... [차원/ 일모델 ] 선택.. 단위계 [N-mm-J-sec] 선택. 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. 작업윈도우에서마우스오른쪽버튼클릭후, [ 모든가이더감기 ] 선택. 프로그램을실행시킨후 [ 새로만들기 ] 를클릭하면모든메뉴가활성화됩니 다. 5 해석조건설정대화상자는시작과 함께자동으로보여집니다. 4 Leaf Spring 8

$Manuals\Tutorials\Files 폴더안에$

84 0 형상 >> CAD 파일 >> 러오기. 모델선택 : Probe.x_t 선택.. [ 열기 (O)] 버튼클릭. 프로그램이설된하위폴더의 Manuals\Tutorials\Files 폴더안에 따라하기의모델들이있습니다. 파일형식확인!! Leaf Spring 84

85 0 형상 >> 점과선 >> 와이어생성. 선 개선택. ( 그림참조 ). [ 확인 ] 버튼클릭. 스윕추출의가이드라인으로사용하 기위하여 개의분리된엣지를하나 의와이어로생성합니다. Leaf Spring 85

86 04 요소망 >> 생성 >> D. [ 사상-면 ] 탭선택. 요소망생성입력 대상선택 면 개선택 요소크기 0. 특성번호 이름 Plate. [ 적용 ] 버튼클릭. Leaf Spring 86

87 05 요소망 >> 생성 >> D. [ 자동-영역 ] 탭선택. 요소망생성입력대상선택선 개선택분할수 5 특성번호. [ 확인 ] 버튼클릭. 닫혀진영역내에삼각형과사각형이 혼합된요소망을생성합니다. Leaf Spring 87

5 7. 스케일배율 : 0. 입력. 8. 분할개수 : 0 입력. 9. 특성 : 입력. 4 0. 이름 : Probe 입력.

88 06 요소망 >> 추출 >> 스윕. [D->D] 탭선택. 65개의요소선택. ( 그림참조 ). 직교스윕체크. 4. 소스요소망처리 : [ 삭제 ] 선택. 5. 곡선선택을누른후, 선택필터 : [ 기본 ] [ 와이어 ] 선택. 6. 개의와이어를선택 스케일배율 : 0. 입력. 8. 분할개수 : 0 입력. 9. 특성 : 입력 이름 : Probe 입력.. [ 확인 ] 버튼클릭. 5 6 꺾이는구간에서가이드곡선에수직 이되도록요소망을추출합니다. 7 8 시작부의요소크기와끝의요소크 기의비율입니다. 9 0 Leaf Spring 88

89 07 요소망 >> 요소 >> 생성. [ ] ( 정면 ) 클릭.. [ 기타 ] 탭선택. [ 스프링 ] 선택. 4. 그라운드체크후, 4 개의절점선택. ( 그림참조 ) 5. 그라운드요소의자유도 : Tx 선택. 6. [ ] ( 기타특성 ) 아이콘클릭.. 7. 기타특성입력번호 7 이름 Spring 스프링상수 e [ 확인 ] 버튼클릭. 9. 이름 : Dummy Spring 입력. 0. [ 확인 ] 버튼클릭 자유도를구속하는것처럼해석결과 에영향을미치지않도록매우약한 스프링을생성합니다. 0 9 Leaf Spring 89

90 08 요소망 >> 재료 / 특성 >> 재료. 생성 >> 등방성클릭. 재질입력 번호 이름 Plate Mat 탄성계수 e6 (N/mm²) 프와송비 0.. [ 적용 ] 버튼클릭. Leaf Spring 90

91 09 요소망 >> 재료 / 특성 >> 재료. 재질입력 번호 이름 Probe Mat 탄성계수 4e5 (N/mm²) 프와송비 0.. [ 확인 ] 버튼클릭.. [ 닫기 ] 버튼클릭. Leaf Spring 9

92 0 요소망 >> 재료 / 특성 >> 특성. 생성 >> D 클릭. [ 판 ] 탭선택.. 특성입력 번호 이름 Plate 재질 : Plate Mat 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 4 Leaf Spring 9

93 요소망 >> 재료 / 특성 >> 특성. 생성 >> D 클릭. 특성입력번호 이름 재질 Probe : Probe Mat. [ 확인 ] 버튼클릭. 4. [ 닫기 ] 버튼클릭. 4 Leaf Spring 9

94 정적 / 열해석 >> 경계조건 >> 구속조건. [ ] ( 정면 ) 버튼클릭.. [ 고급 ] 탭선택.. 구속조건입력 이름 BC 대상종류 절점 대상선택조건 74개선택 Tx, Ty 4. [ 적용 ] 버튼클릭. 4 Leaf Spring 94

95 정적 / 열해석 >> 경계조건 >> 구속조건. 구속조건입력 이름대상종류대상선택조건 BC_ 절점 8개선택 Ty, Tz, Rx, Ry, Rz. [ 확인 ] 버튼클릭. Leaf Spring 95

96 4 정적 / 열해석 >> 정적하중 >> 강제변위. 강제변위조건입력 이름대상종류대상선택조건 Displacement 절점 74개선택 Tz : - (mm). [ 확인 ] 버튼클릭. Leaf Spring 96

97 5 정적 / 열해석 >> 접촉 / 연결 >> 파라미터. 접촉파라미터입력번호 이름 Friction 마찰계수 0.. [ 확인 ] 버튼클릭. 마찰계수는일반접촉조건이적용된 비선형해석에서만사용할수있습니 다. Leaf Spring 97

98 6 정적 / 열해석 >> 접촉 / 연결 >> 수동접촉. 수동접촉조건입력 이름 접촉종류 주접촉면대상종류 주접촉면대상선택 종속접촉면대상종류 종속접촉면대상종류 접촉파라미터 Contact 일반접촉 D 요소 400개선택 D 요소면 65개선택 Friction. [ 확인 ] 버튼클릭. Leaf Spring 98

99 7 해석및결과 >> 해석케이스 >> 일. 해석케이스설정 이름 해석종류 Nonlinear 비선형정적해석. [ ] ( 서브케이스제어 ) 버튼클릭. ( 비선형정적해석 ( 필수 ) 서브케이 스를클릭해야활성화됩니다.) 기본적으로현재작업된요소망세트, 경계조건, 하중조건등이모두활성화 됩니다. Leaf Spring 99

100 8 해석 >> 해석케이스 >> 일. [ 비선형 ] 탭선택.. [ 기하비선형 ] 체크.. 비선형기본파라미터설정 변위체크 0.00 하중체크해제 일량체크 e-6 4. [ 확인 ] 버튼클릭. 5. [ 확인 ] 버튼클릭. 일량을기본으로하여변위와하중중에서추가로 개를더선택합니다. 일반적으로변위기준은하중에비해수렴에유리한편입니다. 4 5 Leaf Spring 00

101 9 해석 >> 실행. [ 확인 ] 버튼클릭.. 다른이름으로저장 : Probe 입력.. [ 저장 (S)] 버튼클릭. 해석을실행하면 midas NFX 솔버가 작동됩니다. [ 해석중지!] 버튼을클릭 하면해석이중지됩니다. Leaf Spring 0

102 0 해석및결과작업트리 >> Nonlinear : 비선형정적해석 >> 비선형정적해석 ( 필수 ) >> INCR=0 (LOAD=.000). [ ] ( 정면 ) 클릭.. 결과분석 >> 일 >> 변형형상 >> 변형후형상선택.. 결과분석 >> 일 >> [ 실제스케일 ] 선택 4. 해석및결과작업트리에서전체변위 더블클릭. Leaf Spring 0

103 해석및결과작업트리 >> Nonlinear : 비선형정적해석 >> 비선형정적해석 ( 필수 ) >> INCR=0 (LOAD=.000). 모델작업트리 >> 특성 >> D 에서 [Plate ( 판 )] 에체크. 판요소의두께를고려하여접촉이적 용되었음을확인할수있습니다. Leaf Spring 0

슬라이드 1

슬라이드 1 Modal Analysis ( 모드해석 ) 00 모드해석개요 모드해석 모드해석은구조물의동적특성을파악하기위한방법으로구조물의고유진동수와모드형상을파악하여구조물의공진여부나진동에의한변형을예측하는해석입니다. 구조물의동적특성에따라동적하중에대한응답이정해지기때문에모든동해석을수행하기전에반드시확인해야합니다. 주요용어 고유진동수 (Natural Frequency) 와고유진동주기