[Abaqus] Abaqus/Standard에서 강성 표면 모델링의 주의 사항

Abaqus/Standard에서 강체 표면을 포함하는 접촉 문제를 해석할 때 고려해야 할 많은 주의 사항이 있다. 이 절에서 몇 가지 중요한 주의 사항을 설명한다.

 

강체 표면은 항상 접촉 상호 작용의 Master 표면이어야 한다.

 

강체 표면은 Slave 절점이 미끄러져 떨어지고, 강체 표면의 ‘뒤쪽으로 떨어지지(fall behind)’ 않도록 충분히 크게 한다. Slave 절점이 뒤쪽으로 가면 보통 해는 수렴하지 않는다. 다음 그림과 같이 확장하거나 외주에 모서리를 만들면 Slave 절점이 Master 표면의 뒷면에 떨어지지 않는다.

그림. 수렴성 문제를 피하려고 강체 표면 확장

 

변형할 수 있는 요소망은 강체 표면의 모든 부분과 상호 작용할 수 있도록 충분히 세분한다. 강체 표면의 10 mm 너비의 일부를 가지면 아무런 의미가 없다. 변형할 수 있는 요소가 20 mm에 걸쳐있으면 강체 부분이 다음 그림과 같이 변형할 수 있는 서피스로 침투한다. 변형할 수 있는 표면의 요소망을 아주 미세하게 만들면 이 강체 표면이 Slave 표면을 침투하지 않는다.

그림. 강체 표면의 작은 피처 모델링

 

Abaqus/Standard의 접촉 알고리즘은 접촉 상호 작용의 Master 표면을 매끄럽게 해야 한다. 강체 표면은 항상 Master 표면이므로 항상 매끄럽게 해야 한다. Abaqus/Standard는 이산화 강체 표면을 매끄럽게 만들지 않는다. 이산화 강성 표면의 매끄러움은 요소망 분할 단계에서 조정된다. 다음 그림 같이 해석 강체 표면은 날카로운 모서리를 매끄럽게 만드는 데 사용하는 필렛 반경을 강체 표면으로 정의하여 매끄럽게 만들 수 있다.

그림. 해석 강체 표면의 평활화

 

강체 표면 법선은 항상 상호 작용하는 변형 가능한 표면이 있는 방향을 항상 향해야 한다. 그 방향을 향하지 않으면 변형할 수 있는 서피스의 모든 절점에서 심각한 침투를 감지한다. 해석은 수렴이 어려워지고 실행이 중단될 수 있다.

 

다음 그림과 같이 해석 강체 표면의 법선은 각 선의 시작점에서 끝점까지 벡터를 반시계 방향으로 90도 회전하여 서피스를 구성하는 원호로 얻은 방향으로 정의된다.

그림. 해석 강체 표면의 법선 방향

 

강체 요소로 생성된 강체 표면에 대한 법선 방향은 강체 표면을 만들 때 지정한 요소 평면에서 정의된다.