[Abaqus] 체적 잠금을 줄이는 기술

체적 잠금을 줄이기 위해 고무 재료 모델에 소량의 압축성을 도입한다. 압축성이 작으면 거의 비압축성 재료로 얻은 결과는 비압축성 재료로 얻은 결과와 거의 같다.

 

압축성은 재료 상수($ D_1 $)를 0이 아닌 값으로 설정하여 도입한다. 이 값은 초기 푸아송의 비($ \nu_0 $)가 0.5에 가깝도록 선택한다. 다항식 형식의 변형률 에너지 포텐셜은 ‘고무 재료의 초탄성’에 표시된 식을 사용하여, $ \mu_0 $과 $ K_0 $에 의해 $ D_1 $과 $ \nu_0 $와 연결하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 이전에 시험 데이터에서 얻은 초탄성 재료 계수는 $ C_{10} $=176051과 $ C_{01} $=4332.63으로 주어진다. 따라서 $ D_1 $=5.E-7을 설정하면 $ \nu_0 $=0.46이 된다.

 

압축성과 추가 요소망 세분화를 결합한 모델은 다음 그림과 같다.

그림. 두 모서리를 세분화한 수정 요소망

 

이 모델에 대응하는 변형은 다음 그림과 같다. 이 그림에서 고무 모델의 중요한 영역에서 요소망 왜곡이 크게 줄어든 것이 분명하다. 압력의 등고선(요소간 평균화 없음)을 조사하면 요소 사이에 압력 응력이 매끄럽게 변화하고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 체적 잠금이 제거되었다는 것을 알 수 있다.

그림. 수정 요소망의 변형도