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이 예제는 핀으로 결합한 Hinge 어셈블리를 만들어서 해석하는 것이다. 조립한 파트 인스턴스와 최종 요소망은 다음 그림과 같다.

1) 첫 번째 Hinge 파트 만들기

먼저 Hinge의 절반을 만든다. Abaqus/CAE 모델은 피처를 만들고 결합하여 파트를 만든다. Hinge는 기본 피처인 6면체, 6면체에서 연장된 핀을 끼우는 지름이 큰 구멍이 있는 플랜지, 플랜지의 모서리에 있는 작은 기름구멍으로 구성된다.

베이스 피처를 만들려면 Solid의 3D Extrusion 파트를 만들고 이름을 입력한다. 다음으로, 0.04m × 0.04m의 단면 형상을 그리고, 단면을 0.04m 돌출시켜 Hinge 절반의 베이스 피처를 만든다. 만들어진 6면체는 그림과 같다.

6면체를 만들려면 다음과 같이 설정한다.

1. Abaqus/CAE를 시작하고 새 모델 데이터베이스를 만든다. Part 모듈이 시작되고 메인 창의 왼쪽에 모델 트리가 표시된다.

2. 모델 트리에서 Parts 컨테이너를 두 번 클릭하여 새 파트를 만든다. Create Part 대화 상자가 나타나면 Hinge-hole이라는 이름을 입력하고, 기본 설정인 3D, Deformable과 Solid의 Extrusion을 그대로 사용한다.

3. Approximate size에 0.2를 입력한다. Continue를 클릭하여 Create Part 대화 상자를 닫는다. Hinge는 길이 단위로 m을 사용하며, Hinge의 전체 길이는 0.14m이다. 따라서 0.2m는 충분한 근사 크기이다. Continue를 클릭하면 Sketcher를 시작한다.

4. Abaqus/CAE는 파트의 근사 크기를 사용하여 기본 시트 크기는 0.2m로 설정한다. 또한 시트에 40개의 그리드 선을 그리고, 그리드 선 사이의 간격은 0.005m로 설정한다. 40개 미만의 그리드 선만 표시할 수 있으므로 시트가 뷰포트 외부에 보일 수 있다.

5. Sketcher 도구 상자에서 사각형 도구를 선택한다.

6. 임의의 크기의 사각형을 그리고, 뷰포트에서 마우스 버튼 2를 클릭하여 사각형 도구를 닫는다.

7. 상단과 왼쪽 모서리가 0.04m가 되도록 각 모서리에 치수를 입력한다.

8. 마우스 버튼 2를 클릭하여 Sketcher를 닫으면 Edit Base Extrusion 대화 상자가 나타난다.

9. 이 대화 상자에서 Depth에 0.04를 입력하고, Enter 키를 누른다. Sketcher가 끝나고, 기본 피처인 6면체가 표시된다.

10. 그다음 베이스 피처에 Solid 피처로 플랜지를 추가한다. 6면체의 평면 중 하나를 선택하여 스케치 평면을 정의하고, 사각형 단면 모양을 6면체의 절반 깊이로 밀어낸다. 이 6면체와 플랜지는 다음 그림과 같다.

플랜지를 기본 피처에 추가하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 메뉴에서 Shape → Solid → Extrude를 선택한다.

2. 다음 그림과 같이 격자 선이 있는 면을 선택하여 스케치 평면을 정의한다. 선택 작업 중에 커서의 움직임을 멈추면 현재 커서 위치에서 선택한 엔티티의 가장자리가 강조 표시된다. 이 하이라이트를 ‘사전 선택(pre-selection)’이라고 한다.

◉ Abaqus/CAE는 두 가지 종류의 사전 선택을 사용할 수 있다. 하나는 뷰포트에서 객체를 선택하는 것이고 다른 하나는 Sketcher에서 선택하는 것이다.

3. 다음 그림과 같이 스케치의 오른쪽에 수직으로 표시된 모서리를 선택한다. Sketcher가 시작되고 기본 피처의 윤곽이 참조 형상으로 표시된다. 뷰가 확대되고 스케치 평면이 화면 전체에 표시된다. 시트 크기와 그리드 간격도 스케치 평면의 크기에 따라 다시 계산한다. 시트 크기와 그리드 간격을 원래 설정으로 되돌리고 바로 자동 재계산 기능을 끄려면 Sketcher 도구 상자의 옵션 도구를 사용한다. General 탭 페이지에서 시트 크기 텍스트 필드 옆의 Auto를 끄고 값을 0.2로 설정한다. 또한 그리드 간격의 텍스트 필드 옆에 있는 Auto를 끄고 값을 0.005로 설정한다. 새로 만든 플랜지의 스케치는 다음 그림과 같다. 이 그림과 같은 뷰를 얻으려면 옵션 도구를 다시 사용하여 그리드 간격을 두 배로 만든다.

4. 뷰를 축소하고 플랜지의 스케치 영역을 화면에 표시하려면 View Manipulation 도구 모음에서 Scale View Tool을 선택한다. 뷰포트의 중심 근처에 커서를 놓는다. 마우스 버튼 1을 클릭하고, 6면체가 차지하는 영역이 Sketcher 표시 영역의 약 절반이 될 때까지 왼쪽으로 드래그한다. 플랜지는 선택한 스케치 평면의 가장자리를 넘어서 생성되므로 뷰를 축소해야 한다.

5. 이전과 마찬가지로, 새로운 피처를 어림잡아 먼저 스케치한다. Sketcher 도구 상자에서 결합 직선 도구를 선택한다.

6. 다음과 같이 3개의 선으로 플랜지의 직사각형 부분을 그린다. 6면체 오른쪽 임의의 위치에서 6면체의 오른쪽 위 모서리까지 선을 그린다. 이어서 다음 선을 6면체의 오른쪽 아래 모서리까지 그린다. 이 선은 자동으로 수직 구속조건이 지정된다. 마지막 선을 6면체의 오른쪽 아래 모서리에서 6면체의 오른쪽에 있는 임의의 위치까지 그린다.

7. 뷰포트에서 마우스 버튼 2를 클릭하여 결합 직선 도구를 닫는다.

8. 다음 구속조건과 치수를 정의하여 스케치를 정확하게 수정한다. 구속 도구를 사용하여 스케치의 위쪽과 아래쪽 선이 각각 수평이 되도록 구속한다. 이 두 선에 Equal Length 구속조건을 지정한다. [Shift] + Click을 사용하여 두 선을 모두 선택할 수 있다. 각 선에 길이 0.02m의 치수를 입력한다. 이 스케치는 다음 그림과 같다.

9. 3점 원 도구에서 반원 호를 추가하여 단면 모양을 닫는다. 직사각형 열린 부분의 끝에 있는 두 개의 꼭짓점을 이 원호의 끝점으로 하여 상단 꼭짓점에서 순서대로 선택한다. 이 원호의 점으로 스케치의 오른쪽에 있는 임의의 위치를 선택한다. 이 원호의 끝점과 수평선 사이에 접선 방향의 구속조건을 정의하여 스케치를 정확하게 그린다.

10. 뷰포트에서 마우스 버튼 2를 클릭하여 3점 원 도구를 닫는다. 이 원호의 결과는 다음 그림과 같다.

11. Sketcher 도구 상자에서 center-perimeter 도구를 선택하여 플랜지의 구멍을 스케치한다. 원의 중심은 이전에 만든 원호의 중심과 거의 일치한다. 외주 점은 중심점의 오른쪽에 배치된다. 두 개의 원에 Center 구속을 적용한다. 치수 도구를 사용하여 반경 값을 0.01m로 변경한다. 각 원의 중심과 외주 점 사이의 수직 거리에 치수를 입력한다. 거리가 ‘0’이 되도록 이 치수를 수정한다. 거리가 이미 ‘0’이면 수직 치수를 추가할 수 없다. 이러면 외주 점의 위치가 중심점과 같은 수평면에 있도록 조정한다.

12. 최종 스케치는 다음 그림과 같다.

13. 마우스 버튼 2를 클릭하여 Sketcher를 닫는다. 파트는 등각 투상도로 표시하며, 기본 돌출, 단면 모양과 압출 방향의 화살표를 표시한다. Solid의 기본 돌출 방향은 항상 Solid 외부를 향한다. Edit Extrusion 대화 상자가 나타난다.

14. Edit Extrusion 대화 상자에서 Type의 기본 선택인 Blind를 그대로 사용하여 돌출 깊이를 직접 지정한다. Depth에 0.02를 입력한다. Flip 아이콘을 클릭하여 다음 그림과 같이 돌출 방향을 뒤집는다. Keep internal boundaries를 켠다. 이 옵션을 선택하면 돌출 Solid 피처와 기존 파트 사이에 있는 면이 유지된다. 결과적으로 압출된 플랜지는 두 번째 셀로 유지되며, 6면체와 결합하지 않는다. 이 예제의 끝에서 모델을 요소망으로 나눌 때 셀과 플랜지를 미리 별도의 셀로 나누지 않아도 이 내부 경계를 사용하여 플랜지를 따로 요소망으로 나눌 수 있다. OK를 클릭하여 Solid 돌출을 만든다. 6면체와 플랜지로 구성된 파트가 표시된다. 자동 스케일링 뷰 조작 도구를 다시 사용하여 파트를 뷰포트에 맞게 스케일링한다.

파트는 피처로 정의되고, 피처는 변수로 정의된다. 예를 들어, 6면체 피처와 플랜지 피처는 모두 스케치와 깊이로 만든다. 파트는 피처의 변수를 변경하여 수정할 수 있다. 이 Hinge는 플랜지 스케치의 구멍 반경을 0.01m에서 0.012m로 변경한다. 피처를 수정하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 모델 트리에서 Part 컨테이너 아래의 Hinge-hole 항목을 확장한다. 그다음 표시된 Features 컨테이너를 확장한다. 각 피처의 Name 목록이 표시된다. 이 예제에서 다음 두 개의 Solid 돌출 피처를 만든다. 기본 6면체 피처, Solid extrude-1과 플랜지, Solid extrude-2.

2. 이 목록에서 Solid extrude-2(플랜지)를 마우스 버튼 3으로 클릭한다. 선택한 기능이 뷰포트에서 강조 표시된다.

3. 표시된 메뉴에서 Edit를 선택한다. Abaqus/CAE는 피처 편집기를 표시한다. 돌출 솔리드의 경우 돌출 깊이, Twist 또는 Draft(피처가 작성될 때 지정된 경우) 및 프로파일 스케치를 변경할 수 있다.

4. 피처 편집에서 연필 아이콘을 클릭한다. 두 번째 피처의 스케치가 표시되고, 피처 편집 대화 상자를 닫는다.

5. Sketcher 도구 상자 편집 도구에서 치수 값 편집 도구를 선택한다.

6. 원의 반지름 치수 0.010을 선택한다.

7. Edit Dimension 대화 상자에서 새 반지름 0.012를 입력하고, OK를 클릭한다. 대화 상자가 닫히고 스케치의 원 반지름만 변경된다.

8. 마우스 버튼 2를 클릭하여 edit dimension value 도구를 종료한다. 마우스 버튼 2를 다시 클릭하여 Sketcher를 종료한다. 기능 편집 대화 상자가 다시 나타난다.

9. OK를 클릭하여 수정된 반지름으로 플랜지를 재구성하고, 피처 편집 대화 상자를 종료한다. 플랜지의 구멍은 새로운 반지름 치수로 확장한다.

플랜지에는 다음 그림과 같이 윤활에 사용되는 작은 구멍이 있다.

이 구멍을 원하는 위치에 만들려면 그림과 같이 압출 절단의 단면 모양을 스케치하는 데 적합한 데이텀 평면이 필요하다.

이 데이텀 평면(플랜지의 인접 평면)에 원을 그리고, 원을 데이텀 평면에 수직인 방향, 바꿔말하면 플랜지에 수직인 방향으로 밀어내서 기름구멍을 만든다. 이 데이텀 평면을 만들려면 플랜지 둘레에 데이텀 포인트 생성, 두 개의 데이텀 포인트로 데이텀 축 만들기, 외주 위의 데이텀 포인트를 통과하여 데이텀 축에 수직인 데이텀 평면 생성으로 구성한다. 스케치 평면을 작성하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 메뉴에서 Tools → Datum을 선택한다. Create Datum 대화 상자가 나타난다.

2. 플랜지의 곡선 모서리에 데이텀 평면이 통과하는 데이텀 포인트를 만든다. Create Datum 대화 상자에서 Point 데이텀을 선택한다.

3. Method 목록에서 Enter parameter를 클릭한다.

4. 다음 그림과 같이 곡선 가장자리를 선택한다. 그림의 화살표는 가장자리 변수가 0.0에서 1.0까지 증가하는 방향을 나타낸다. 이 화살표의 방향을 변경할 수 없다.

5. 프롬프트 영역의 텍스트 상자에 모서리 변수를 입력한 다음 Enter 키를 누른다. 화살표 방향이 다음 그림과 같으면 모서리 변수에 0.25를 입력한다. 화살표 반대 방향을 향하면 모서리 변수에 0.75를 입력한다. 선택한 가장자리에 데이텀 포인트가 생성된다.

6. 데이텀 평면의 법선을 정의하는 데이텀 축을 만든다. Create Datum 대화 상자에서 축 Axis 데이텀을 선택한다. 2 Points 방법을 클릭한다. 데이텀 축을 만드는 데 사용하는 포인트가 강조 표시된다.

7. 구멍의 중심점(구멍의 단면 모양을 스케치할 때 생성)과 곡선 가장자리에서 데이텀 점을 선택한다. 그림 3.32와 같이 이 두 점을 통과하는 데이텀 축이 표시된다.

8. 마지막 단계로 데이텀 축에 수직인 데이텀 평면을 만든다 . Create Datum 대화 상자에서 Plane 데이텀 종류를 선택한다 . Point and normal 방법을 클릭한다 .

9. 데이텀 평면이 통과하는 포인트로 곡선 가장자리의 데이텀 포인트를 선택한다 .

10. 데이텀 평면의 법선 방향이 되는 가장자리로 데이텀 축을 선택한다 . 다음 그림 과 같이 데이텀 평면이 생성된다 .

다음 작업에서는 방금 만든 데이텀 평면에서 원을 밀어서 플랜지에 기름구멍을 만든다. 먼저 다음 그림과 같이 플랜지에 기름구멍의 중심을 나타내는 데이텀 포인트를 만들어야 한다.

기름구멍의 중심에 데이텀 포인트를 만들려면 다음과 같이 설정한다 .

1. 플랜지의 두 번째 곡선 가장자리에 데이텀 포인트를 만든다 . Create Datum 대화 상자에서 Point 데이텀 종류를 선택한다 .

2. Method 목록에서 Enter parameter 를 클릭한다 .

3. 다음 그림과 같이 플랜지의 두 번째 곡선 가장자리를 선택한다 .

4. 그림의 화살표는 가장자리 변수가 0.0에서 1.0으로 증가하는 방향을 나타낸다. 모서리 변수에 0.75(화살표 방향이 그림 3.35의 반대이면 0.25)를 입력하고 Enter 키를 누른다. 선택한 가장자리에 데이텀 포인트를 만든다.

5. Create Datum 대화 상자의 Method 목록에서 Midway between 2 points를 선택한다.

6. 첫 번째 곡선 가장자리에 데이텀 포인트를 선택한다.

7. 두 번째 곡선 가장자리에 데이텀 포인트를 선택한다. 플랜지의 가로 중간 위치에 데이텀 포인트가 생성된다.

8. Create Datum 대화 상자를 닫는다.

이 작업은 피처 기반 모델링을 사용하여 설계 의도를 표현하는 방법의 구체적인 예이다. 이 데이텀 포인트는 플랜지의 양쪽 가장자리에 있는 데이텀 포인트 두 개의 중간에 있는 피처로 정의된다. 결과적으로 플랜지의 두께를 변경하더라도 기름구멍은 중앙에 유지된다. 기름구멍을 스케치하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 메뉴에서 Shape → Cut → Extrude를 선택한다.

2. 데이텀 평면의 경계를 클릭하고, 데이텀 평면을 스케치 평면으로 선택한다.

3. 다음 그림과 같이 6면체 뒷부분의 가장자리를 스케치의 오른쪽에 수직으로 표시된 모서리로 선택한다. Sketcher가 시작되고 참조 형상으로 파트 꼭짓점, 데이텀과 모서리가 스케치 평면에 투영된다.

4. Sketcher 도구 상자에서 원 도구를 선택한다 .

5. 플랜지의 중심에서 데이텀 포인트를 선택하여 원의 중심을 지정한다 .

6. 다른 포인트를 선택하고 , 마우스 버튼 1 을 클릭한다 .

7. 구멍의 반지름 치수를 준다 . 이 원의 반경을 0.003m 로 변경한다 .

8. 원의 중심점과 외주 점 사이의 수직 거리에 치수를 입력한다 . 이 거리를 ‘0’ 으로 설정한다 .

9. Sketcher 를 종료한다 . Hinge 는 등각 투상도로 표시되며 , 기본 파트와 플랜지 , 스케치 구멍의 단면 모양과 압출 절단 방향 화살표가 표시된다 . 또한 Edit Cut Extrusion 대화 상자가 표시된다 .

10. Edit Cut Extrusion 대화 상자의 Type 메뉴에서 Up to Face 를 선택하고 OK 를 클릭한다 .

11. 다음 그림 과 같이 파트의 구멍 내부 표면을 선택하여 돌출의 도달 면을 지정한다 . 표면은 하나만 선택할 수 있으므로 선택 완료를 지시할 필요가 없다 . 스케치는 데이텀 평면에서 플랜지의 구멍으로 밀려난다 .

12. 다음 그림과 같이 Render Style 도구 모음에서 음영 표시 도구를 선택하고, 회전 도구를 사용하여 파트와 피처의 방향을 확인한다. 그림에서 View → Part Display Options → Datum을 선택하면 데이텀이 뷰에서 사라진다.

13. 모델의 첫 번째 부분이 완성되었으므로, 생성한 모델을 모델 데이터베이스에 저장한다. 메뉴에서 File → Save를 선택한다. Save Model Database As 대화 상자가 나타난다. 파일 이름 필드에 새 모델 데이터베이스의 이름을 입력하고 OK를 클릭한다. Abaqus/CAE는 새 파일에 모델 데이터베이스를 저장한 후 Part 모듈로 돌아간다. 모델 데이터베이스의 이름이 메인 창의 제목 표시줄에 표시된다.

2) Hinge 파트에 요소 특성 지정

영률이 209GPa, 푸아송의 비가 0.3인 재료 Steel을 만든다. 재료를 정의하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 모델 트리에서 Materials 컨테이너를 두 번 클릭하여 새 재질을 만든다. Edit Material 대화 상자가 나타난다.

2. 재료에 Steel이라는 이름을 지정한다.

3. Edit Material 대화 상자의 메뉴에서 Mechanical → Elasticity → Elastic을 선택한다. Elastic 데이터 양식이 표시된다.

4. Elastic에 영률은 209.E9, 푸아송의 비는 0.3을 입력한다.

5. OK를 클릭하여 Edit Material 대화 상자를 닫는다.

그다음 재료 Steel에 대한 참조를 포함하는 요소 특성을 만든다. 요소 특성을 정의하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 모델 트리에서 Sections 컨테이너를 두 번 클릭하여 요소 특성을 만든다. Create Section 대화 상자가 나타난다.

2. Create Section 대화 상자에서 요소 특성에 Solid_Section이라는 이름을 입력한다. Category 목록에서 기본 선택인 Solid를 그대로 사용한다. Type 목록에서 기본 선택인 Homogeneous를 그대로 사용하고 Continue를 클릭한다. Create Section 대화 상자가 나타난다.

3. 이 대화 상자에서 재료로 Steel을 그대로 사용하고 OK를 클릭한다. 다른 재료 특성을 정의할 때 Material 텍스트 상자 옆의 화살표를 클릭하여 사용할 수 있는 재료 특성 목록을 표시하고 목록에서 모든 재료 특성을 선택할 수 있다.

그다음 요소 특성 Solid_Section을 Hinge에 지정한다. 요소 특성을 Hinge에 지정하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 모델 트리에서 Parts 컨테이너 아래의 Hinge-hole 항목을 확장하고, 표시된 목록에서 Section Assignments를 두 번 클릭한다.

2. Hinge 주위를 직사각형 모양으로 드래그하여 전체 파트를 선택한다. 파트의 모든 영역이 강조 표시된다.

3. 마우스 버튼 2를 클릭하여 요소 특성을 지정할 영역 선택을 완료한다. Edit Section Assignment 대화 상자가 기존 요소 특성 목록과 함께 표시된다. 현재 정의된 요소 특성은 하나뿐이므로 Solid_Section이 기본적으로 선택된다.

4. Edit Section Assignment 대화 상자에서 기본 선택인 Solid_Section을 그대로 사용하고 OK를 클릭한다. 요소 특성이 파트에 할당되고, 전체 파트가 요소 특성이 지정되었다는 것을 나타내는 하늘색으로 변경된다.

3) 두 번째 Hinge 만들기

이 모델은 다른 Hinge가 있으며, 파트의 모양은 기름구멍이 없다는 점을 제외하면 첫 번째 Hinge와 같다. 첫 번째 Hinge의 사본을 만든다. 사본에서 기름구멍 피처를 제거한다.

먼저 Hinge의 전체 사본을 만든다. Hinge를 복사하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 모델 트리에서 Parts 컨테이너 아래의 Hinge-hole을 마우스 버튼 3으로 클릭하고, 표시된 메뉴에서 Copy를 선택한다. Part Copy 대화 상자가 나타난다.

2. Part Copy 대화 상자의 텍스트 상자에 Hinge-solid를 입력하고 OK를 클릭한다. Hinge의 사본이 만들어지고, 사본에는 Hinge-solid라는 이름을 입력한다. Hinge의 사본은 원래 Hinge의 요소 특성을 포함한다. 그다음 기름구멍을 만드는 피처를 제거하여 기름구멍이 없는 Hinge를 만든다. Hinge 사본을 수정하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 모델 트리에서 Parts 컨테이너 아래의 Hinge-solid를 두 번 클릭하여, 현재 파트를 설정한다. 해당 파트가 현재 뷰포트에 표시된다. 뷰포트의 제목 표시줄을 보고 현재 표시된 파트를 확인한다.

2. Hinge-solid 아래의 Features 컨테이너를 확장한다.

3. 파트 피처 목록에서 Datum pt-1을 마우스 버튼 3으로 클릭한다. 다음 그림 같이 포인트가 표시된다.

4. 표시된 메뉴에서 Delete를 선택한다. 선택한 피처를 삭제하면, 그것에 의존하는 모든 피처를 삭제할지 확인한다. 이 삭제된 피처를 ‘부모’ 피처라고 하고, 의존하는 피처를 ‘자식’피처라고 한다. 상위 기능을 삭제하면 삭제된 모든 기능이 강조 표시된다. 프롬프트 영역의 버튼에서 예를 클릭하여 선택한 데이텀 포인트와 모든 하위 기능을 삭제한다. 선택한 데이텀 포인트가 삭제된다. 또한 데이텀 축, 데이텀 평면, 기름구멍도 이 데이텀 포인트에 의존하기 때문에 삭제된다.

◉ 삭제한 피처를 되돌릴 수는 없다. 하지만 피처의 일시 지우면 제거한 피처를 되돌릴 수 있다.

4) Pin 만들기

최종 어셈블리는 Pin을 축으로 자유롭게 회전하는 Hinge 두 개의 인스턴스로 구성한다. 이 Pin은 3차원 회전 해석 강체 표면과 강체 기준점을 만든다. 그다음 이 강체 기준점에 구속조건을 적용하여 Pin을 구속한다. Pin을 만들려면 다음과 같이 설정한다.

1. 모델 트리에서 Parts 컨테이너를 두 번 클릭하여 새 파트를 만든다. Create Part 대화 상자가 나타난다.

2. 파트에 Pin이라는 이름을 붙인다. 이전과 같이 3차원 변형체를 선택하지만, 타입은 Analytical rigid, 베이스 피처의 형상은 Revolved shell로 변경한다.

3. 근사 크기 0.2를 그대로 사용하고 Continue를 클릭한다. Sketcher가 시작되면 고정된 배치 구속이라는 것을 나타내는 녹색 점선으로 회전축이 표시된다. 스케치는 이 축을 가로지를 수 없다.

4. Sketcher 도구 상자에서 결합 직선 도구를 선택한다. 회전축의 오른쪽에 수직 직선을 그린다.

5. 직선에서 회전축까지의 수평 거리에 치수를 부여하고 거리를 0.012로 변경한다.

6. 직선의 수직 길이에 치수를 입력하고 길이를 0.06으로 변경한다.

7. 마우스 버튼 2를 클릭하여 Sketcher를 종료한다. 이 스케치와 음영 처리된 부분의 결과는 다음 그림에 나와 있다.

강체 기준점을 Pin에 지정해야 한다. 이 Pin은 질량이나 회전 관성을 지정하지 않으므로 뷰포트의 어느 곳에나 강체 기준점을 배치할 수 있다. 이 기준점은 Load 모듈을 사용하여 구속 또는 운동을 정의한다. 강체 기준점에 적용한 운동이나 구속은 강체 표면 전체에 적용된다.

참조 포인트는 뷰포트의 파트에서 선택하거나 좌표를 입력할 수 있다. 이 책은 그림과 같이 뷰포트에서 참조 포인트를 선택한다. 참조 점을 지정하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 메뉴에서 Tools → Reference Point를 선택한다.

2. Pin의 둘레에 있는 꼭짓점 중 하나를 선택한다. 기준점이 Pin에 지정된 것을 나타내는 꼭짓점 레이블 RP가 표시된다.

5) Hinge 모델 조립

다음 작업은 파트의 인스턴스를 만드는 것이다 . 파트 인스턴스는 원래 파트로 간주하며 파트의 복사본이 아니다 . 그다음 이 인스턴스를 글로벌 좌표계로 배치하여 어셈블리를 만들 수 있다 .

인스턴스는 원래 파트와 연관성을 유지한다 . 따라서 파트 모양이 변경되면 해당 변경 사항을 반영하여 파트의 모든 인스턴스가 자동으로 업데이트된다 . 파트 인스턴스 모양을 직접 편집할 수 없다 . 어셈블리는 같은 파트의 여러 인스턴스가 포함될 수 있다 .

파트 인스턴스를 만들면 파트의 기본 피처를 정의할 때 스케치의 원점이 어셈블리의 글로벌 좌표계 원점과 겹치도록 파트 인스턴스를 배치한다 . 또한 스케치 평면은 글로벌 좌표계의 X-Y 평면과 평행하다 .

첫 번째 파트 인스턴스를 만들 때 Assembly 모듈은 글로벌 좌표계의 원점과 방향을 나타내는 도형을 표시한다 . 이 도형은 선택한 인스턴스를 글로벌 좌표계에 상대적으로 배치할 때 활용할 수 있다 . 이 예제에서 기름구멍이 있는 Hinge 의 위치를 고정하고 Hinge 에 상대적으로 두 번째 Hinge 와 핀을 이동한다 .

먼저 기름구멍이 있는 Hinge 부품은 Hinge-hole 인스턴스 , 기름구멍이 없는 Hinge 부품은 Hinge-solid 인스턴스 , 핀 부품은 핀 인스턴스를 만들어야 한다 .

기름구멍이 있는 Hinge 파트의 인스턴스를 만들려면 다음과 같이 설정한다 .

1. 모델 트리에서 Assembly 컨테이너를 확장한다 . 그다음 표시된 목록에서 Instances 를 두 번 클릭하여 새 파트 인스턴스를 만든다 . Create Instance 대화 상자가 나타나면 현재 모델의 모든 부분 ( 이 예제는 두 개의 Hinge 파트와 핀 ) 이 나열된다 .

2. 이 대화 상자에서 Hinge-hole 을 선택하면 선택한 파트의 임시 이미지가 표시된다 .

3. 이 대화 상자에서 Apply 를 클릭한다 .

이 Hinge 파트의 dependent 인스턴스가 생성되고 , 글로벌 좌표계의 원점과 방향을 나타내는 도형이 표시된다 . 이 인스턴스는 Hinge-hole-1 이라는 이름이 지정되고 , 파트 Hinge-hole 의 첫 번째 인스턴스라는 것을 나타낸다 .

◉ 파트 인스턴스의 기본 위치는 기본 피처 스케치의 원점과 X, Y 축이 글로벌 좌표계의 원점과 X, Y 축과 일치하는 위치이다 . 예를 들어 , Hinge 파트의 기본 피처는 첫 번째 만든 6 면체이다 . 이 Hinge 파트의 인스턴스는 6 면체 스케치의 원점이 글로벌 좌표계의 원점과 일치하고 X 축과 Y 축이 정렬되도록 배치한다 .

그다음 기름구멍이 없는 Hinge 부품의 인스턴스를 만든다 . 기름구멍이 없는 Hinge 부품을 기름구멍이 있는 Hinge 부품의 인스턴스에서 분리하려면 , 새로운 인스턴스를 X 축을 따라 오프셋 하도록 Abaqus/CAE 에 지시한다 .

기름구멍이 없는 Hinge 파트의 인스턴스를 만들려면 다음과 같이 설정한다 .

1. Create Instance 대화 상자에서 Auto-offset from other instances 를 선택한다 . 이 자동 오프셋 기능을 사용하면 새 파트 인스턴스가 기존 인스턴스와 겹치지 않는다 .

2. Create Instance 대화 상자에서 Hinge-solid 를 선택하고 OK 를 클릭한다 . 대화 상자가 닫히면 , 새 dependent 인스턴스가 생성되고 , 그림 3.42 와 같이 두 개의 Hinge 를 분리하는 X 축을 따라 오프셋이 적용된다 . 다음 그림과 후속 다이어그램의 음영 뷰에서 View → Assembly Display Options → Datum 을 선택하여 데이텀 기하 형상을 지운다 .

Assembly 모듈은 단순한 이동과 회전 작업 외에도 선택한 면 또는 모서리 사이의 관계를 정의하여 선택한 파트 인스턴스를 배치할 수 있는 도구를 제공한다. 움직이는 인스턴스(구동부 인스턴스)의 면 또는 모서리와 고정 상태를 유지하는 인스턴스(고정부 인스턴스)의 면 또는 모서리를 선택하여 설정할 수 있다. 선택한 두 개의 데이텀 좌표계가 평행할 때까지 드라이브 파트 인스턴스가 이동한다.

배치 구속조건은 어셈블리 피처로 저장되며 편집, 삭제, 또는 임시로 지울 수 있다. 반면에 이동과 회전은 저장하지 않고 피처 목록에 표시되지 않는다. 배치 구속조건은 피처로 저장되지만 서로의 무결성은 확인되지 않는다. 결과적으로 새 배치 구속조건은 이전 배치 구속을 비활성화할 수도 있다. 이 예제에서 기름구멍이 있는 Hinge 부품이 고정된 상태에서 기름구멍이 없는 Hinge 부품을 이동한다. 세 가지 배치 구속조건을 적용하여 두 개의 Hinge 부품을 정확하게 배치한다.

기름구멍이 없는 Hinge 부품을 배치하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 먼저, 두 개의 플랜지가 서로 마주 보도록 기름구멍이 없는 Hinge 부품을 구속한다. 메뉴에서 Constraint → Face to Face를 선택한다.

2. 구동부 인스턴스에서 다음 그림과 같이 기름구멍이 없는 Hinge 부품의 면을 선택한다.

3. 고정부 인스턴스에서 다음 그림과 같이 기름구멍이 있는 Hinge 부품의 면을 선택한다. 구동부 인스턴스 면이 빨간색이고, 고정부 인스턴스 면이 자홍색으로 강조 표시된다. 선택한 면 각각에 빨간색 화살표가 표시된다. 구동부 인스턴스는 이런 화살표가 같은 방향을 향하도록 배치한다. 필요하면 구동부 인스턴스의 화살표 방향을 변경할 수도 있다.

4. 프롬프트 영역에서 Flip 을 클릭하여 화살표 방향을 변경한다 . 화살표가 서로 마주하는지 확인한 다음 OK 를 클릭한다 .

5. 프롬프트 영역에 표시된 텍스트 상자에 두 파트 사이에 유지할 간격 0.04( 고정부 선택한 면의 법선을 따라 측정 ) 를 입력하고 Enter 키를 클릭한다 . 다음 그림과 같이 두 개의 선택된 면이 서로 평행하고 , 0.04m 떨어져 있도록 기름구멍이 없는 Hinge 부품이 회전한다 . 그림과 같이 기름구멍이 없는 Hinge 부품의 플랜지를 기름구멍이 있는 Hinge 부품의 플랜지와 마주 보도록 구속한다 . 적용된 배치 구속에서 기름구멍이 없는 Hinge 부품의 배치는 완벽히 결정되지 않으므로 이 두 부품은 겹칠 수 있다 . 원하는 배치를 얻으려면 두 개의 배치 구속조건을 적용해야 한다 .

6. 그다음 두 플랜지의 구멍을 정렬한다 . 메뉴에서 Constraint → Coaxial 을 선택한다 .

7. 그림 3.46 과 같이 기름구멍이 없는 Hinge 부품의 플랜지 구멍을 선택한다 . ( 두 개의 부품을 와이어 프레임 뷰로 표시하는 것이 유용한다 .)

8. 그림 과 같이 기름구멍이 있는 Hinge 부품의 플랜지 구멍을 선택한다 . 선택한 각 면에 빨간색 화살표가 표시된다 .

9. 프롬프트 영역에서 Flip 을 클릭하여 구동부 인스턴스의 화살표 방향을 변경한다 . 화살표가 아래로 향하는지 확인한 다음 OK 를 클릭한다 . 이 두 개의 Hinge 부품은 플랜지의 구멍이 같은 축이 되도록 배치된다 .

10. 회전 뷰 도구를 사용하여 두 부분을 위에서 볼 수 있다 . 다음 그림 과 같이 두 플랜지는 중첩된다 .

11. 마지막으로 두 플랜지가 겹치는 것을 해소하는 구속조건을 추가한다 . 메뉴에서 Constraint → Edge to Edge 를 선택한다 .

12. 그림과 같이 기름구멍이 없는 Hinge 의 직선 가장자리를 선택한다 .

13. 그림 과 같이 기름구멍이 있는 Hinge 의 해당 가장자리를 선택한다 . 선택한 각 면에 빨간색 화살표가 표시된다 .

14. 이 화살표가 같은 방향을 향하지 않으면 같은 방향을 향하도록 화살표를 뒤집는다 . 그다음 OK 를 클릭하여 이 구속조건을 적용한다 . 그림 과 같이 두 개의 Hinge 구성 요소는 선택한 두 가장자리가 같은 선에 있도록 배치한다 .

그다음 핀의 인스턴스를 만들고 , 인스턴스를 구속과 이동 벡터를 사용하여 플랜지 구멍에 대칭으로 배치한다 . 이동 벡터는 어셈블리에서 꼭짓점을 선택하거나 좌표를 입력해서 정의할 수 있다 . 사용할 이동 벡터는 Query 도구를 사용하여 찾을 수 있다 . 핀을 배치하려면 다음과 같이 설정한다 .

1. 모델 트리에서 Assembly 컨테이너 아래에 있는 Instances 를 두 번 클릭한다 .

2. Create Instance 대화 상자에서 Auto-offset from other instances 를 끄고 , 핀 인스턴스를 만든다 .

3. 두 플랜지의 구멍과 같은 축을 따라 핀을 구속한다 . 이전 절에서 두 개의 플랜지 구멍을 정렬할 때와 마찬가지로 Constraint → Coaxial 메뉴를 사용한다 . 고정부 인스턴스의 원통형 면에서 어느 플랜지의 구멍을 선택할 수 있으며 화살표 방향은 중요하지 않다 . 그림과 같이 핀이 배치된다 .

4. 기본 메뉴에서 Tools → Query 를 선택합니다 . Query 대화 상자가 나타난다 .

5. General Query 목록에서 Distance 를 선택한다 .

6. Distance Query 를 사용하면 선택한 두 점을 연결하는 벡터의 X, Y, Z 성분을 측정할 수 있다 . 핀의 가장자리와 기름구멍이 있는 Hinge 사이의 거리를 찾는다 . 두 개의 선택 지점은 다음 그림 과 같다 . 벡터의 한쪽 끝을 정의하려면 플랜지 구멍의 둘레에 점을 선택한다 . 벡터의 다른 쪽 끝을 정의하려면 기름구멍이 있는 Hinge 내부의 핀 꼭짓점을 선택한다 . 선택한 두 점 사이의 벡터 거리가 벡터의 X, Y, Z 성분과 함께 메시지 영역에 표시된다 . 핀을 Z 축을 따라 이동시킨다 . 벡터 거리의 Z 구성 요소는 0.01m 이다 . 이 예제는 Hinge 사이에 핀을 대칭으로 배치하므로 핀을 0.02m 이동시킨다 .

7. 메뉴에서 Instance → Translate 를 선택한다 .

8. 구동부 인스턴스로 핀을 선택하고 , Done 을 클릭하여 이동할 인스턴스 선택이 완료되었다는 것을 나타낸다 .

9. 프롬프트 영역의 텍스트 상자에서 이동 벡터의 시작점에 0, 0, 0 을 입력하고 끝점에 0, 0, 0.02 를 입력한다 . 핀은 Z 축 방향으로 0.02 이동하고 , 새 위치의 핀은 임시 이미지로 표시된다 .

10. 프롬프트 영역에서 OK 를 클릭한다 . 완성된 어셈블리는 다음 그림과 같 다 .

계속하기 전에, 모든 배치 구속조건을 절대 위치로 변환한다. 메뉴에서 Instance → Convert Constraints를 선택한다. 모든 파트 인스턴스를 선택하고, 프롬프트 영역에서 Done을 클릭한다.

◉ 이 임시 이미지의 위치(빨간색으로 표시)가 올바르지 않으면 프롬프트 영역의 버튼을 사용하여 실수를 수정할 수 있다. Cancel 버튼을 클릭하여 작업을 취소하거나 Previous 버튼을 클릭하여 작업을 하나씩 이전으로 되돌린다.

6) 해석 단계 작성

이 예제는 첫 번째 단계의 기본 출력 빈도를 편집하고, 두 번째 단계의 기본 출력 변수 목록을 편집한다.

Hinge 모델의 해석은 초기 단계와 두 가지 일반 해석 단계로 구성한다. 초기 단계에서 경계 조건을 모델에 적용하고, 접촉을 모델 사이에 정의한다. 첫 번째 일반 해석 단계는 접촉을 성립시킨다. 두 번째 일반 해석 단계는 모델에 적용되는 경계 조건 중 두 가지를 변경하고, 압력 하중을 한쪽 Hinge에 제공한다.

초기 단계는 Abaqus/CAE에서 기본으로 만들지만 두 가지 해석 단계는 스스로 만들어야 한다. 해석 단계를 만들려면 다음과 같이 설정한다.

1. 모델 트리에서 Steps 컨테이너를 두 번 클릭하여 새 단계를 만든다. Create Step 대화 상자가 나타난다.

2. Create Step 대화 상자에서 단계에 Contact이라는 이름을 지정한다. 기본 절차는 Static, General을 그대로 사용하고 Continue를 클릭한다. Edit Step 대화 상자가 표시된다.

3. Description 필드에 Establish contact를 입력한다.

4. Incrementation 탭을 클릭하고 Initial 텍스트 필드에 초기 시간 증분에 0.1을 입력한다.

5. OK를 클릭하여 Edit Step 대화 상자를 종료한다. 모델 트리의 Steps 컨테이너 아래에 Contact 단계가 표시된다.

6. 같은 기법을 사용하여 Load라는 이름으로 두 번째 General Static 단계를 만든다. Description 필드에 Apply load를 입력하고, 초기 시간 증분에 0.1을 입력한다. 모델 트리의 Steps 컨테이너 아래에 Load 단계가 표시된다.

전체 모델 또는 대부분 모델에서 비교적 낮은 빈도로 변수를 출력하면, 필드 출력 요청을 사용하여 변수 출력을 요청한다. 필드 출력은 해석 결과에서 변형, 등고선의 각 변수의 모든 구성 요소를 선택한 빈도로 출력 데이터베이스로 내보낸다.

모델의 일부에서 높은 빈도로 출력 데이터베이스에 변수를 출력할 때는 히스토리 출력 요청을 사용해서 변수의 출력을 요청한다. 이력 출력은 해석 결과에서 X-Y 표시와 데이터 보고서를 만드는 데 사용한다. 이력 출력 요청을 만들 때 출력 데이터베이스에 내보낼 변수의 개별 구성 요소를 선택해야 한다.

Contact와 Load 단계에서 기본 필드 출력 변수는 다음과 같다.

• S (응력 성분)

• PE (소성 변형률 성분)

• PEEQ (등가 소성 변형률)

• PEMAG (소성 변형률의 크기)

• LE (로그 변형률 성분)

• U (이동과 회전)

• RF (반력과 반력 모멘트)

• CF (집중력과 집중 모멘트)

• CSTRESS (접촉 응력)

• CDISP (접촉 변위)

기본적으로 단계 증분이 끝날 때마다 General Static 절차의 기본 필드 출력 변수가 출력 데이터베이스에 기록된다. 다음 작업은 Contact 단계에서 마지막 증분의 한 번만 데이터가 출력 데이터베이스에 기록되도록 단계의 출력 빈도를 변경한다. Load 단계는 후처리 중에 CDISP가 필요하지 않으므로 변수에 대한 출력 요청을 삭제한다. Load 단계의 출력 요청을 편집하고 출력 빈도를 지정하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 모델 트리에서 Field Output Requests 컨테이너를 마우스 버튼 3으로 클릭하고 표시된 메뉴에서 Manager를 선택한다. Field Output Requests Manager가 나타난다. Field Output Requests Manager는 단계별 관리자이다. 단계별 관리자는 각 해석 단계에서 생성, 수정과 비활성화할 수 있는 개체만 표시한다. 단계별 관리자는 관리자에 나열된 각 개체의 기록에 대한 정보를 표시한다. 예를 들어, Contact 단계에서 작성된 기본 필드 출력 요청에는 F-Output-1이라는 이름이 지정된다. 또한 이 출력 요청은 Load 단계에도 상속된다.

2. Field Output Requests Manager에서 Contact 단계에서 F-Output-1 출력 요청을 선택한다. 관리자의 오른쪽 끝에 있는 버튼에서 편집을 클릭한다. Contact 단계에 대한 Edit Field Output Request 대화 상자가 나타난다.

3. 출력 빈도로 Last increment를 선택하여 단계의 마지막 증가에서만 출력을 생성한다.

4. Exterior only를 선택하여 모델 외부에 속하는 절점과 요소로 필드 출력을 제한한다.

5. OK를 클릭하여 출력 요청을 변경한다.

6. Field Output Requests Manager에서 Load 단계에서 F-Output-1 출력 요청을 선택하고 Edit를 클릭한다. Load 단계에 대한 Edit Field Output Request 대화 상자가 나타난다.

7. 출력 빈도를 1로 설정하여 단계의 각 증분에서 출력을 수행한다.

8. 출력 카테고리 목록에서 Contact의 왼쪽에 있는 화살표를 클릭한다. 출력할 수 있는 접촉 출력 변수 목록이 각 설명과 함께 표시된다.

9. CDISP 옆의 확인란을 클릭하여 이 변수의 출력을 선택 취소한다. Contact 옆에 있는 확인란은 어두운 회색 체크 표시가 있는 밝은 회색으로 변경되지 않고, 이 범주 내의 모든 변수가 출력되지는 않는다는 것을 나타낸다.

10. OK를 클릭하여 출력 요청을 변경한다. Field Output Requests Manager에서 Load 단계의 출력 요청 상태가 Modified로 변경된다.

11. Field Output Requests Manager 아래에서 Dismiss를 클릭하여 대화 상자를 닫는다.

세트를 만들고 특정 자유도를 관찰하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 모델 트리에서 Assembly 컨테이너를 확장하고 Sets 항목을 두 번 클릭한다. Create Set 대화 상자가 나타난다.

2. 세트에 Monitor라는 이름을 지정하고 Continue를 클릭한다.

3. 다음 그림과 같이 기름구멍이 없는 Hinge의 꼭짓점을 선택한다.

4. Done 을 클릭하여 세트에 대한 형상 선택이 완료되었다는 것을 나타낸다 . 선택한 절점이 포함된 절점 세트가 Monitor 라는 이름으로 작성된다 .

5. Step 모듈의 메뉴에서 Output → DOF Monitor 를 선택한다 . DOF Monitor 대화 상자가 나타난다 .

6. Monitor a degree of freedom throughout the analysis 를 켠다 .

7. 화살표를 클릭한다 . 그다음 프롬프트 영역의 Points 를 클릭하고 , Region Selection 대화 상자에서 세트 Monitor 를 선택한다 .

8. Degree of freedom 텍스트 필드에 1 을 입력하고 OK 를 클릭한다 .

7) 접촉에 사용할 서피스 만들기

그다음 모델 영역 사이의 접촉을 정의한다 . 접촉 상호 작용을 정의하는 방법은 두 가지가 있다 . 첫 번째는 수동이고 , 두 번째는 Abaqus/CAE 에서 모든 접촉 쌍의 후보를 자동으로 인식하고 정의하는 방법이다 . 많은 접촉 상호작용을 포함하는 복잡한 모델은 자동이 바람직하다 . 접촉 정의의 자동 옵션은 Abaqus/Standard 의 3 차원 모델에서만 사용할 수 있다 .

접촉 상호 작용을 정의하는 방법 중에서 하나를 선택하더라도 절차를 이해하려면 다음 표면 정의 절차를 완료하는 것이 좋다 .

접촉 상호 작용을 수동으로 정의하면 먼저 상호 작용에 포함할 서피스를 만든다 . 서피스는 반드시 미리 만들 필요는 없다 . 모델이 단순하거나 표면 선택이 쉬우면 상호 작용을 만들 때 마스터 면과 슬레이브 면을 뷰포트에서 직접 지정할 수 있다 . 그러나 이 책에서 서피스를 별도로 정의하고 상호 작용을 만들 때 해당 서피스의 이름을 참조하기가 더 쉽다 . 다음 핀의 외부 표면을 포함하는 서피스를 Pin, 서로 접촉하는 2 개의 플랜지 면을 각각 포함하는 2 개의 서피스를 Flange-h 과 Flange-s, 핀과 접촉하는 각 플랜지의 내부 표면을 포함하는 두 개의 서피스를 Inside-h 과 Inside-s 로 정의한다 .

먼저 핀의 외부 표면을 정의한다 . 정의할 서피스를 선택할 때 동시에 표시할 파트 인스턴스를 하나만 만드는 것이 유용한다 . 어셈블리의 파트 인스턴스를 숨기려면 다음과 같이 설정한다 .

1. 모델 트리에서 Assembly 아래의 Instances 컨테이너를 확장한다 .

2. Hinge 파트를 선택하고 마우스 버튼 3 을 클릭한다 .

3. 나타나는 메뉴에서 Hide 를 선택한다 . 이런 Hinge 부품은 뷰에서 사라진다 .

핀의 표면을 정의하려면 다음과 같이 설정한다 .

1. 모델 트리에서 Assembly 컨테이너를 확장하고 Surfaces 항목을 두 번 클릭한다 . Create Surface 대화 상자가 나타난다 .

2. 이 대화 상자에서 서피스에 Pin 이라는 이름을 입력하고 Continue 를 클릭한다 .

3. 뷰포트에서 핀을 선택한다 .

4. 뷰포트에서 마우스 버튼 2 를 클릭하여 서피스에 대한 영역 선택이 완료되었다는 것을 나타낸다 . 핀을 나타내는 중공 원통의 각 면은 서로 다른 색상으로 표시된다 . 그림 에서 핀 외부는 갈색이고 , 핀 내부는 보라색으로 표시한다 . 사용하는 모델에서 원래 핀의 스케치를 만드는 방법에 따라 이 색상이 바뀔 수 있다 .

5. 서피스가 원통의 내부인지 외부인지를 선택해야 한다 . 두 개의 Hinge 부품과 접촉하는 외부 표면이 선택 대상이다 . 프롬프트 영역의 버튼에서 외부 표면의 색상 ( 갈색 또는 보라색 ) 을 클릭한다 . 원하는 서피스 핀이 만들어지고 모델 트리의 Surfaces 컨테이너 아래에 표시된다 .

이 절에서 두 Hinge 구성 요소 사이의 접촉과 Hinge 구성 요소와 핀 사이의 접촉을 정의하는 데 필요한 Hinge 구성 요소의 표면을 정의한다 . Hinge 의 서피스를 정의하려면 다음과 같이 설정한다 .

1. 파트 인스턴스의 Hinge-hole-1 을 다시 표시하고 , Pin-1 을 숨깁니다 . Instances 컨테이너에서 인스턴스 이름을 마우스 버튼 3 으로 클릭하고 , 필요하다면 Show 나 Hide 를 선택한다 . 기름구멍이 있는 Hinge 만 뷰포트에 표시한다 .

2. 모델 트리에서 Assembly 컨테이너 아래의 Surfaces 를 두 번 클릭한다 . Create Surface 대화 상자가 나타난다 .

3. 이 대화 상자에서 서피스에 Flange-h 라는 이름을 입력하고 Continue 를 클릭한다 .

4. 기름구멍이 있는 인스턴스에서 다음 그림 의 격자 선이 있는 면과 같이 다른 플랜지와 접촉하는 플랜지의 면을 선택한다 . 필요하면 이 면이 잘 보이도록 뷰를 회전한다 .

5. 원하는 면 선택이 완료되면 마우스 버튼 2 를 클릭하여 선택을 확인한다 . 원하는 서피스 Flange-h 가 만들어지고 모델 트리의 Surfaces 컨테이너 아래에 표시된다 .

6. 그림 에서 볼 수 있듯이 기름구멍이 있는 Hinge 부품의 원통형 내부 표면을 포함하는 서피스 Inside-h 를 만든다 .

7. Hinge-solid-1 만 표시되도록 표시 설정을 변경한다 .

8. 유사한 기법을 사용하여 기름구멍이 없는 Hinge 플랜지의 해당 면을 포함하는 표면 평면을 만든다 .

9. 마지막으로 , 기름구멍이 없는 Hinge 의 원통 내부 표면을 서피스 Inside-s 로 만든다 .

10. 기본 디스플레이 설정으로 돌아간다 . Instances 컨테이너에서 세 부분 인스턴스 이름을 선택하고 , 마우스 버튼 3 을 클릭한 다음 메뉴에서 Show 를 선택한다 .

8) 모델 사이의 접촉 정의

상호 작용은 접촉 또는 인접한 표면 사이의 기계적 관계를 만들기 위해 생성되는 객체이다 . 어셈블리의 두 표면이 물리적으로 가깝다는 것만으로는 표면 사이의 상호 작용을 충분히 나타낼 수 없다 . 다음 상호 작용을 정의한다 .

• 파트 인스턴스 Hinge-hole-1 과 핀의 접촉을 정의하는 상호 작용 HingePin-hole

• 파트 인스턴스 Hinge-solid-1 과 핀의 접촉을 정의하는 상호 작용 HingePin-solid

• 두 플랜지 사이의 접촉을 정의하는 상호 작용 Flanges

이런 상호 작용의 정의는 상호 작용 특성에 대한 참조가 각각 필요하다 . 상호 작용 특성은 상호 작용을 정의하는 데이터이다 . 모든 표면 사이의 마찰 없이 접선 방향과 법선 방향 거동을 설명하는 기계적 상호 작용 특성을 만든다 . 이 특성은 이름을 No_Fric 으로 지정하고 세 가지 상호 작용에 모두 사용한다 .

이 작업은 기계적 접촉 상호 작용 특성을 만든다 . 상호 작용 특성을 만들려면 다음과 같이 설정한다 .

1. 모델 트리에서 Interaction Properties 컨테이너를 두 번 클릭하여 접촉 특성을 만든다 . Create Interaction Property 대화 상자가 나타난다 .

2. Create Interaction Property 대화 상자에서 이 특성에 이름 No_Fric 을 입력한다 . Type 목록에서 기본 선택인 Contact 를 그대로 사용한다 . Continue 를 클릭한다 . Edit Contact Property 대화 상자가 나타난다 .

3. 이 대화 상자의 메뉴에서 Mechanical → Tangential Behavior 를 선택하고 , 마찰을 공식화하는 데 Frictionless 를 사용한다 .

4. OK 를 클릭하여 설정을 저장하고 Edit Contact Property 대화 상자를 닫는다 .

이 절에서 서로 다른 표면 사이의 세 가지 기계적 접촉 상호 작용을 만든다 . 각 상호 작용은 이전에 만든 상호 작용 특성을 참조한다 . 상호 작용을 정의하려면 자동 또는 수동을 선택할 수 있다 . 이 선택과 절차에 따라 상호 작용을 정의한다 . 둘 다 시도하려면 중복으로 생성된 접촉 상호 작용을 제거하거나 일시적으로 지워야 한다 . 상호 작용을 자동으로 만들려면 다음과 같이 설정한다 .

1. 메뉴에서 Interaction → Find contact pairs 를 선택한다 .

2. Find Contact Pairs 대화 상자에서 Find Contact Pairs 를 클릭한다 . 다섯 개의 접촉 쌍 후보가 식별된다 .

3. 대화 상자의 Contact Pairs 영역에서 다음을 수행한다 . 각 접촉 쌍의 이름을 클릭하여 접촉 쌍을 뷰포트에서 강조 표시한다 . 이렇게 하면 선택한 접촉 상호 작용을 확인할 수 있다 . 각 Hinge 플랜지의 둥근 단부와 그것과 마주하는 평평한 표면 사이에 접촉 쌍이 정의된다 . 이런 접촉 쌍은 필요하지 않다 . 따라서 , 이 접촉 쌍을 삭제하려면 접촉 쌍을 선택하고 마우스 버튼 3 을 클릭한다 . 표시된 메뉴에서 Delete 를 선택한다 ). 기름구멍이 있는 Hinge 와 핀의 접촉 쌍을 찾는다 . 이 상호 작용의 이름을 HingePin-hole 로 변경한다 . 기름구멍이 없는 Hinge 와 핀의 접촉 쌍을 찾는다 . 이 상호 작용의 이름을 HingePin-solid 로 변경한다 . 나머지 상호 작용의 이름을 Flanges 로 변경한다 . 기름구멍이 있는 Hinge 에 포함된 서피스는 마스터 면에 , 기름구멍이 없는 Hinge 에 포함된 서피스는 슬레이브 면이 되도록 , 필요하다면 마스터 면과 슬레이브 면의 지정을 바꾼다 . 서피스 이름을 마우스 버튼 3 으로 클릭한 다음 표시된 메뉴에서 Switch surfaces 를 선택한다 . 접촉 이산화 이외에는 기본 설정을 그대로 사용한다 . 이산화 (Discretization) 라벨이 있는 열을 선택하고 , 마우스 버튼 3 으로 클릭한다 . 표시되는 메뉴에서 Edit Cells 을 선택한다 . 나타나는 대화 상자에서 , Node to surface 를 선택하고 OK 를 클릭한다 . OK 를 클릭하여 상호 작용을 저장하고 대화 상자를 닫는다 .

◉ 서피스를 지정할 때 마스터 면과 슬레이브 면의 인스턴스 이름을 표시할 수 있다 . 테이블의 아무 곳이나 마우스 버튼 3 을 클릭하고 표시 열 편집을 선택한다 . 대화 상자가 나타나면 Master instance name 과 Slave instance name 을 켠다 . 상호 작용을 수동으로 만들려면 다음과 같이 설정한다 .

1. 모델 트리에서 Interactions 컨테이너를 마우스 버튼 3 으로 클릭하고 , 표시된 메뉴에서 Manager 를 선택한다 . Interaction Manager 가 나타난다 .

2. Interaction Manager 의 왼쪽 아래 모서리에서 Create 를 클릭한다 . Create Interaction 대화 상자가 나타난다 .

3. 대화 상자에서 다음을 수행한다 . 상호 작용에 HingePin-hole 이라는 이름을 지정한다 . 단계 목록에서 Initial 을 선택한다 . 선택한 단계에 대한 Types for Selected Step 목록에서 기본 선택인 Surface-to-surface contact(Standard) 을 사용한다 . Continue 를 클릭한다 . Region Selection 대화 상자가 나타나면 이전에 정의한 서피스 목록을 표시한다 .

◉ Region Selection 대화 상자가 자동으로 나타나지 않으면 프롬프트 영역의 오른쪽 끝에 있는 Surfaces 버튼을 클릭한다 .

4. Region Selection 대화 상자에서 마스터 평면에서 Pin 을 선택하고 Continue 를 클릭한다 .

5. 프롬프트 영역의 버튼 중에서 슬레이브 종류로 Surface 를 선택한다 .

6. Region Selection 대화 상자에서 슬레이브 면에서 Inside-h 를 선택하고 Continue 를 클릭한다 . Edit Interaction 대화 상자가 나타난다 .

7. 대화 상자에서 다음을 수행한다 . 기본 Sliding formulation 의 선택인 Finite sliding 을 그대로 사용한다 . 이산화 방법을 Node to surface 로 변경한다 . 기본 Slave Adjustment 를 선택하는 No adjustment 를 그대로 사용한다 . Contact interaction property 에 No_Fric 을 그대로 사용한다 . 다른 특성을 정의하였을 때 접촉 상호 작용 특성 필드 옆의 화살표를 클릭하여 사용할 수 있는 특성 목록을 표시하고 원하는 특성을 선택할 수 있다 ) OK 를 클릭하여 상호 작용을 저장하고 대화 상자를 닫는다 . 생성된 상호 작용은 Interaction Manager 에 표시된다 .

8. 이전에 설명한 것과 같은 기법을 사용하여 상호 작용 HingePin-solid 를 생성한다 . 마스터 표면에 Pin, 슬레이브 표면에 Inside-s, 상호 작용 특성에 No_Fric 을 사용한다 .

9. 상호 작용 Flanges 를 같게 작성한다 . 마스터 면에는 Flange-h, 슬레이브 면에는 Flange-s, 상호 작용 특성에는 No_Fric 을 사용한다 .

10. Interaction Manager 에서 Dismiss 를 클릭하여 관리자를 닫는다 .

9) 어셈블리의 경계 조건과 하중 적용

다음 경계 조건과 하중을 Hinge 모델에 적용한다 . 다음 그림과 같이 기름구멍이 있는 Hinge 부품의 끝에서 모든 자유도를 구속하는 경계 조건 Fixed, 첫 번째 해석 단계에서 접촉이 이루어지는 동안 핀의 모든 자유도를 구속하는 경계 조건 No_Slip 을 설정한다 .

두 번째 해석 단계(하중이 적용되는 단계)에서는 자유도 1과 5의 구속을 해제한다. 따라서 이 경계 조건을 수정한다. 다음 그림 은 기준점에 적용된 이 경계 조건을 보여준다.

첫 번째 해석 단계에서 기름구멍이 없는 Hinge 의 한 점의 모든 자유도를 구속하는 경계 조건 Constraint, 두 번째 해석 단계는 하중이 적용될 때 자유도 1 이 자유롭게 되도록 이 경계 조건을 수정한다 . 두 번째 해석 단계에서 기름구멍이 없는 Hinge 의 끝에 적용되는 하중 Pressure 를 정의한다 . 다음 그림 은 기름구멍이 없는 Hinge 에 적용되는 구속력과 압력 하중을 보여준다 .

기름구멍이 있는 Hinge 의 끝 면에 경계 조건을 적용하여 해석 중에 Hinge 를 해당 위치에 고정한다 . 기름구멍이 있는 Hinge 를 구속하려면 다음과 같이 설정한다 .

1. 모델 트리에서 BCs 컨테이너를 마우스 버튼 3 으로 클릭하고 , 표시된 메뉴에서 Manager 를 선택한다 . Boundary Condition Manager 대화 상자가 나타난다 .

2. Boundary Condition Manager 에서 Create 를 클릭한다 . Create Boundary Condition 대화 상자가 나타난다 .

3. Create Boundary Condition 대화 상자에서 경계 조건에 Fixed 라는 이름을 지정한다 . 단계 목록에서 Initial 을 선택한다 . 기본 Category 를 선택하는 Mechanical 을 그대로 사용한다 . 선택한 단계에 대한 경계 조건으로 Displacement/Rotation 을 선택한다 . Continue 를 클릭한다 . Region Selection 대화 상자가 나타난다 . 프롬프트 영역의 오른쪽에서 Select in Viewport 를 클릭하여 객체를 뷰포트에서 직접 선택한다 . Region Selection 대화 상자를 닫는다 .

4. 경계 조건을 적용하는 영역으로 다음 그림 의 격자 선이 있는 면을 선택한다 . 필요에 따라 이 면을 선택하기 위해 뷰를 회전시킨다 .

5. 마우스 버튼 2 를 클릭하여 영역 선택이 완료되었다는 것을 나타낸다 . Edit Boundary Condition 대화 상자가 나타난다 .

6. 대화 상자에서 다음을 수행한다 . U1, U2, U3 버튼을 켜고 , Hinge 끝 면을 첫 번째 , 두 번째 , 세 번째 방향으로 구속한다 . Hinge 의 요소망 분할에 Solid 요소 ( 이동 자유도 만 있다 ) 를 사용하므로 Hinge 의 회전 자유도를 구속할 필요가 없다 . OK 를 클릭하여 대화 상자를 닫는다 .

생성된 경계 조건이 Boundary Condition Manager 에 표시되고 경계 조건을 적용한 면의 절점에 구속된 자유도를 나타내는 화살표가 표시된다 . 이 Boundary Condition Manager 는 주어진 경계 조건이 해석의 모든 단계에서 유효하다는 것을 나타낸다 .

◉ 경계 조건 화살표를 숨기려면 Assembly Display Options 대화 상자의 Attribute 탭을 클릭하여 경계 조건 표시 옵션을 설정한다 .

해석의 첫 번째 일반 단계에서 두 Hinge 사이와 Hinge 와 핀 사이의 접촉을 설정한다 . 이 단계에서 핀을 고정하려면 모든 자유도를 구속하는 경계 조건을 핀에 적용해야 한다 . 핀에 경계 조건을 적용하려면 다음과 같이 설정한다 .

1. Boundary Condition Manager 에서 Create 를 클릭한다 . Create Boundary Condition 대화 상자가 나타난다 .

2. Create Boundary Condition 대화 상자에서 경계 조건에 No_Slip 이라는 이름을 지정한다 . Step 텍스트 필드의 Initial 을 그대로 사용한다 . 기본 Category 를 선택하는 Mechanical 을 그대로 사용한다 . 선택한 단계에서 경계 조건으로 Displacement/Rotation 을 선택한다 . Continue 를 클릭한다 .

3. 뷰포트에서 경계 조건이 적용되는 영역으로 핀의 강체 기준점을 선택한다 .

4. 마우스 버튼 2 를 클릭하여 영역 선택을 완료한다 . Edit Boundary Condition 대화 상자가 나타난다 .

5. 대화 상자에서 다음을 수행한다 . 모든 버튼을 켜고 , 핀의 모든 자유도를 구속한다 . OK 를 클릭한다 . 새로운 경계 조건이 Boundary Condition Manager 에 표시된다 .

경계 조건 , 하중 , 상호 작용 등 특정 단계에서 만들고 수정할 수 있는 특성은 해석 단계에서 특성을 수정하고 상태를 변경할 수 있는 전용 관리자가 있다 .

이 절은 경계 조건 관리자를 사용하여 1 방향의 이동과 2 축 주위의 회전이 하중 단계에서 구속되지 않도록 경계 조건 No_Slip 을 수정한다 . 현재 , Boundary Condition Manager 는 생성된 두 개의 경계 조건 이름과 각 단계의 상태를 표시한다 . 두 경계 조건 모두 초기 단계에서 Created 되고 , 모든 후속 해석 단계로 Propagated 된다 . 경계 조건을 수정하려면 다음과 같이 설정한다 .

1. Boundary Condition Manager 에서 다음 그림 과 같이 No_Slip 행의 Load 열에서 Propagated 된 셀을 클릭한다 . 클릭한 셀이 강조 표시된다 .

2. 관리자의 오른쪽에 있는 편집을 클릭하여 Load 단계의 No_Slip 경계 조건을 수정하도록 지시한다. Edit Boundary Condition 대화 상자가 나타나면 경계 조건이 적용되는 영역과 구속되는 자유도를 나타내는 화살표가 모델에 표시된다.

3. 이 Edit 대화 상자에서 버튼 U1과 UR2를 끄고, 핀의 첫 번째 방향의 이동과 두 번째 축 주위의 회전을 허용한다. OK를 클릭하여 대화 상자를 닫는다. Boundary Condition Manager에서 Load 단계의 No_Slip 경계 조건의 상태가 Modified로 변경된다.

첫 번째 해석 단계(접촉이 성립하는 단계)에서, 기름구멍이 없는 Hinge 부품의 절점 중 하나를 모든 방향으로 구속한다. 부품에 강체 운동이 발생하지 않는다. 두 번째 해석 단계(하중을 모델에 제공하는 단계)에서 첫 번째 방향의 구속을 제거한다.

기름구멍이 없는 Hinge를 구속하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 변위 경계 조건을 Initial 단계에 만들고 Constraint라는 이름을 지정한다.

2. 다음 그림과 같이 이 경계 조건을 기름구멍이 없는 Hinge에서 선택한 꼭짓점에 적용한다.

3. 이 꼭짓점을 1, 2, 3방향으로 구속한다.

4. Load 단계에서 Hinge 조건을 수정하여 Hinge의 1방향이 구속되지 않도록 한다.

5. 경계 조건 생성이 완료되면 Dismiss를 클릭하여 Boundary Condition Manager를 닫는다.

그다음 기름구멍이 없는 Hinge의 끝 면에 압력을 작용한다. 이 하중은 두 번째 해석 단계에서 1방향으로 제공한다. 기름구멍이 없는 Hinge에 하중을 적용하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 모델 트리에서 Loads 컨테이너를 두 번 클릭하여 새 하중을 만든다. Create Load 대화 상자가 나타난다.

2. Create Load 대화 상자에서 하중에 Pressure라는 이름을 입력한다. Steps 텍스트 필드의 기본 선택인 Load를 그대로 사용한다. Category 목록에서 기본 선택인 Mechanical을 그대로 사용한다. 선택한 단계에 대한 Types for Selected Step 목록에서 Pressure를 선택한다. Continue를 클릭한다.

3. 뷰포트에서 하중을 작용하는 표면으로 다음 그림의 격자 선으로 표시된 기름구멍이 없는 Hinge의 끝 면을 선택한다.

4. 마우스 버튼 2 를 클릭하여 영역 선택이 완료하면 , Edit Load 대화 상자가 나타난다 .

5. 이 대화 상자에서 크기에 -1.E6 을 입력하고 OK 를 클릭한다 . 작용 하중을 나타내는 화살표가 끝 면에 표시된다 . 음의 압력이므로 화살표는 표면의 바깥쪽을 향한다 .

10) 어셈블리의 요소망 분할

이 예제는 6 면체 요소를 사용하여 기름구멍이 있는 Hinge 를 요소망으로 나누려면 파티션을 만들어야 한다 . 구체적으로 플랜지 구멍 주위의 영역을 파티션으로 나눌 필요가 있다 . 파티션으로 분할된 Hinge 는 다음 그림 과 같다 .

◉ dependent 파트 인스턴스의 장점은 같은 파트에서 여러 인스턴스를 만들 때 원래 파트로 요소망을 만든다는 것이다. 이 작업은 자동으로 dependent 인스턴스에 상속된다. 이 책에서는 파트 당 하나의 인스턴스만 생성하므로 Independent 파트 인스턴스를 만들고 이를 사용하여 쉽게 작업할 수 있다. 이렇게 하면 파트 레벨이 아닌 어셈블리 레벨에서 파티션을 만들고 요소망 속성을 지정할 수 있다. dependent Part 인스턴스는 모델 트리의 Instances 컨테이너 아래에 있는 이름을 마우스 버튼 3으로 클릭하고 Make Independent를 선택하여 Independent로 만들 수 있다.

다음 설명에서는 파트 인스턴스가 dependent로 남아 있다고 가정한다. 파티션이 필요한지를 결정하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 모델 트리에서 Parts 컨테이너 아래의 Hinge-hole을 확장하고 표시된 목록에서 Mesh를 두 번 클릭한다.

◉ 파트 인스턴스가 Independent면 대신 인스턴스 컨테이너 아래의 Instances 이름을 확장하고 표시된 목록에서 Mesh를 클릭한다.

기름구멍이 있는 Hinge가 표시된다. 이 Hinge의 6면체 부분은 구조 요소망 기법을 이용한 요소망이 가능한 것을 나타내는 녹색으로 표시된다. 기름구멍이 있는 플랜지를 6면체 요소를 사용하여 요소망을 나누려면 다음 그림과 같이 파티션을 만들어야 하며, 이를 나타내는 주황색으로 표시된다.

2. Object 필드를 사용하여 기름구멍이 없는 Hinge를 뷰포트에 표시한다. 기름구멍이 없는 Hinge가 표시된다. 이전과 마찬가지로, 기름구멍이 없는 Hinge의 6면체 부분은 구조 요소망 기술을 이용한 요소망이 가능하므로 녹색으로 표시된다. 기름구멍이 없는 플랜지 부분은 스윕 요소망 기법을 이용한 요소망이 가능하므로 노란색으로 표시된다.

3. Object 필드에서 핀을 선택한다. 핀은 해석용 강체 표면이며, 요소망 분할이 불가능하므로 주황색으로 표시된다. 따라서, 기름구멍이 있는 Hinge는 6면체 요소로 나누기 위해 파티션을 만들어야 한다. 기름구멍이 없는 Hinge와 핀은 그대로 둘 수 있다. 기름구멍이 있는 플랜지 부분을 Abaqus/CAE로 요소망을 나누려면 다음 그림과 같이 플랜지 부분을 파티션으로 여러 영역으로 나누어야 한다.

기름구멍이 있는 플랜지 부분을 파티션으로 나누려면 다음과 같이 설정한다.

1. 기름구멍이 있는 Hinge를 현재 뷰포트로 만든다.

2. 메뉴에서 Tools → Partition을 선택한다. Create Partition 대화 상자가 나타난다.

3. 플랜지를 구성하는 셀 전체를 파티션으로 나눈다. Create Partition 대화 상자에서 파티션 Type으로 Cell을 선택하고 Method로 Define cutting plane 평면을 클릭한다.

4. 기름구멍이 있는 Hinge의 플랜지 부분을 선택한다. Done을 클릭하여 셀의 선택 완료를 나타낸다.

5. 프롬프트 영역의 버튼 중에서 3 points를 선택한다. 선택할 수 있는 포인트가 강조 표시된다.

6. 그림과 같이 플랜지를 수직 파티션으로 절반으로 자르는 세 점을 선택한다.

7. 프롬프트 영역에서 Create Partition을 클릭한다. 원하는 파티션이 만들어진다. 플랜지의 영역은 노란색으로 표시되어 6면체 요소망을 만들기 위해 더 이상 파티션을 추가할 필요가 없다는 것을 나타낸다. 따라서 파티션 생성이 완료되었다.

8. Object 필드에서 Assembly를 선택하여 모델 어셈블리를 뷰포트에 표시한다. 모든 파티션을 포함하는 모델 어셈블리는 다음 그림과 같다.

◉ 배치 구속조건을 절대 위치로 미리 변환하지 않으면 이전에 작성된 동축 구속조건이 이 파티션 때문에 없어질 수 있다.

필요하다면 Assembly 모듈로 돌아가 위의 방법을 사용하여 Hinge 사이와 Hinge와 핀 사이에 새로운 동축 구속조건을 정의한다. 또한 이 파티션은 접촉 상호 작용에 사용되는 표면을 삭제할 수 있다. 이 점을 확인하고 필요에 따라 수정한다.

이 절에서는 요소망 제어 대화 상자를 사용하여 Abaqus/CAE가 파트를 요소망으로 나누는 데 사용하는 기법과 Abaqus/CAE가 생성하는 요소의 모양을 확인한다. 해석용 강체 표면은 요소망으로 나눌 수 없다. 따라서 해석용 강체 표면에 요소망 제어를 적용할 수 없으며 시드를 정의하거나 요소 종류를 지정할 수 없다. 따라서 Hinge만 고려해야 한다.

이런 인스턴스는 원래 파트의 정의에 따라 다르므로, 요소망 속성(제어, 종류, 시드 크기)을 각 Hinge에 개별적으로 지정한다. 편의상 기름구멍이 있는 Hinge로 시작한다.

요소망 제어를 할당하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 기름구멍이 있는 Hinge를 현재 뷰포트로 한다. 메뉴에서, Mesh → Controls를 선택한다.

2. 파트를 둘러싸는 4각형을 그려서 파트의 모든 영역을 선택하고 Done을 클릭하여 선택을 완료한다. 이 Hinge는 뷰포트에서 선택되었으므로 빨간색으로 표시된다. Mesh Controls 대화 상자가 나타난다.

3. 이 대화 상자에서 기본 Element Shape를 선택하는 Hex를 그대로 사용한다.

4. Abaqus/CAE가 적용하는 요소망 기법으로 Sweep을 선택한다.

5. 요소망 알고리즘으로 Medial axis를 선택한다.

6. OK를 클릭하여 요소망 제어를 지정하고 대화 상자를 닫는다. 이 Hinge 전체가 노란색으로 표시되고 스윕 요소망 기술을 사용하여 요소망을 나눈다.

7. 기름구멍이 없는 Hinge에 위의 절차를 반복한다.

이 절에서는 Element Type 대화 상자를 사용하여 각 파트에 지정한 요소 종류를 확인한다. 편의상 기름구멍이 있는 Hinge로 시작한다. Abaqus 요소 종류를 할당하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 기름구멍이 있는 Hinge를 현재 뷰포트로 한다. 메뉴에서, Mesh → Element Type을 선택한다.

2. 요소망 제어 지정 작업에서 설명한 것과 같은 기법을 사용하여 Hinge를 선택하고 Done을 클릭하여 선택을 완료한다. Element Type 대화 상자가 나타난다.

3. 이 대화 상자에서 Element Library를 선택하기 위해 Standard를 그대로 사용한다.

4. Geometric Order를 Linear로 사용한다.

5. 기본 요소 Family인 3D Stress를 그대로 사용한다.

6. Hex 탭을 클릭하고 Reduced Integration을 선택한다. 기본 요소 종류 C3D8R에 대한 설명이 대화 상자 아래쪽에 표시된다. Abaqus/CAE는 C3D8R 요소를 요소와 연관시킨다.

7. OK를 클릭하여 요소 종류 지정, 대화 상자를 닫는다.

8. 프롬프트 영역에서 Done을 클릭한다.

9. 기름구멍이 없는 Hinge에 위의 절차를 반복한다.

요소망 분할 작업의 다음 단계는 각 파트 인스턴스에 시드를 정의한다. 시드는 각 절점의 대략적인 위치를 나타내며 요소망 생성 밀도의 목표를 설정한다. 시드의 정의는 가장자리를 따라 생성되는 요소의 수 또는 평균 요소 크기를 기준으로 한다. 또한 가장자리의 한쪽 끝에 시드 분포를 편향시킬 수 있다. 이 예제는 Hinge의 평균 요소 크기가 0.004가 되도록 파트에 시드를 정의한다. 편의상 기름구멍이 있는 Hinge 부품으로 시작한다.

파트에 시드를 정의하려면 다음과 같이 설정한다.

1. 기름구멍이 있는 Hinge 부품을 현재 뷰포트로 한다. 메뉴에서 Seed → Part를 선택한다.

2. Global Seeds 대화 상자가 나타나면 전체 근사 요소 크기에 0.004를 입력하고 OK를 클릭한다. 시드는 모든 가장자리에 표시된다.

3. 기름구멍이 없는 Hinge에 위의 절차를 반복한다. 이제 파트를 요소망으로 나눌 준비가 되었다.

이 절에서 파트를 요소망으로 나눈다. 편의상 기름구멍이 있는 Hinge로 시작한다. 어셈블리를 요소망으로 나누려면 다음과 같이 설정한다.

1. 기름구멍이 있는 Hinge를 현재 뷰포트로 한다. 메뉴에서 Mesh → Part를 선택한다.

2. 프롬프트 영역에서 Yes를 클릭하여 요소망을 만든다. 파트가 요소망으로 나눈다.

3. 기름구멍이 없는 Hinge에 위의 절차를 반복한다.

그러면 요소망 분할 작업이 완료된다. 다음 그림과 같이 모델 어셈블리를 뷰포트에 표시하여 최종 요소망을 확인한다.

12) 해석 작업 작성과 제출

해석 설정이 완료되면 작성한 모델의 해석 작업을 작성하고 제출한다.

1. 모델 트리에서 Jobs 컨테이너를 두 번 클릭하면 Create Job 대화 상자가 나타난다.

2. 작업에 Pull_Hinge라는 이름을 지정하고 Continue를 클릭한다. Edit Job 대화 상자가 나타난다.

3. Description 필드에 Hinge를 입력한다. 각 탭을 클릭하여 Edit Job 대화 상자의 내용을 표시하고 기본 설정을 확인한다. OK를 클릭하여 모든 기본 작업 설정을 그대로 사용한다.

4. 모델 트리에서 작업 이름 Pull_Hinge를 마우스 버튼 3으로 클릭하고 표시된 메뉴에서 Submit을 선택하여 해석 작업을 제출한다.

5. 모델 트리에서 같은 작업 이름을 마우스 버튼 3으로 클릭하고, 표시된 메뉴에서 Monitor를 선택하여 실행 중인 해석을 관찰한다. 해석이 실행 상태가 되면 이 예제의 첫 번째 부분에서 모니터에서 선택한 자유도 값이 X-Y 표시에서 뷰포트의 다른 창에 표시된다. 필요하면 이 표시가 보이도록 뷰포트 창의 크기를 변경한다. 해석이 진행되는 동안 시간이 지나면서 변경되는 절점의 1방향 변위를 추적할 수 있다.

6. 작업을 성공적으로 완료하면 모델 트리에 표시된 작업의 상태가 Completed로 변경된다. 이제 해석 결과를 Visualization 모듈에서 볼 수 있다. 모델 트리에서 이 작업 이름을 마우스 버튼 3으로 클릭하고, 표시된 메뉴에서 Results를 선택한다. Visualization 모듈이 시작되고 작업에서 생성된 출력 데이터베이스가 열리고 모델의 원형이 표시된다.

13) 해석 결과의 표시

변형 후 모델의 해석 결과를 등고선으로 표시한다. 그때 표시 그룹을 이용하여, 한쪽의 Hinge만 표시한다. 모델을 부분적으로 표시하면 모델 전체를 표시했을 때 보이지 않는 부분의 결과를 볼 수 있다.

이 절에서 모델의 등고선을 표시하고 변형 배율을 조정한다. 모델의 등고선 표시를 보려면 다음과 같이 설정한다.

1. 메뉴에서 Plot → Contours → On Deformed Shape를 선택한다. 다음 상태의 텍스트에서 볼 수 있듯이 하중 단계의 마지막 증분이 끝날 때 Mises 응력의 등고선이 모델의 변형과 겹쳐 표시된다.

Step: Load, Apply load

Increment 6: Step Time = 1.000

기본적으로 해석 결과가 없는 표면(이 예에서는 핀)은 모두 흰색으로 표시된다. Abaqus/CAE가 기본 변형 배율을 설정하므로 변형은 과장되어 표시된다.

2. 흰색 표면을 숨기려면, 결과 트리에서 ODB 파일 Pull_Hinge.odb 아래에 있는 Surface Sets 컨테이너를 확장한다. 목록에 표시된 모든 서피스를 선택한다. 마우스 버튼 3을 클릭하고 표시된 메뉴에서 Remove를 선택한다. 흰색 표면이 보기에서 사라집니다.

3. 변형 배율을 줄이려면, 메뉴에서 Options → Common을 선택한다. Common Plot Options 대화 상자가 나타난다. Deformation Scale Factor 옵션에서 Uniform을 선택한다. Value 텍스트 필드에 100을 입력하고 OK를 클릭한다. 다음 그림과 같이 등고선은 100개의 변형 배율로 표시된다.

4. 보기 조작 도구를 사용하여 , 변형 후 모델을 검사한다 . 플랜지 내부에 핀이 최대 압력을 작용하는 곳에 주의한다 .

5. 디폴트에는 등고선 표시에 모델의 Mises 응력을 표시한다 . Field Output 툴바에서 변수를 선택하여 다른 변수를 표시할 수 있다 . 오른쪽의 구성 요소와 불변량 목록에서 S11 을 선택한다 . Abaqus/CAE 는 기본 Mises 표시를 1 방향 응력의 등고선으로 대체한다 .

6. 구성 요소와 불변량 목록에서 Max. Principal 을 선택하여 모델의 최대 주응력을 표시한다 .

7. 다른 관심 대상 변수를 Field Output 도구 모음에서 선택한다 .

8. 도구 모음에서 도구를 클릭하여 Field Output 대화 상자를 연다 . Primary Variable 탭에서 출력 변수로 S 를 선택하고 불변량으로 Mises 를 선택한 후 OK 를 클릭한다 . 그러면 Mises 응력이 다시 표시하고 대화 상자를 닫는다 . 그다음 기름구멍이 있는 Hinge 를 구성하는 요소 세트만 포함하는 표시 그룹을 만든다 . 다른 모든 요소 세트를 숨기면 다른 Hinge 와 접촉하는 플랜지 표면에서 결과를 볼 수 있다 .

표시 그룹을 만들려면 다음과 같이 설정한다 .

1. 결과 트리에서 ODB 파일 Pull_Hinge.odb 아래에 있는 Instances 컨테이너를 확장한다 .

2. 유효한 파트 인스턴스 목록에서 HINGE-HOLE-1 을 선택한다 . 마우스 버튼 3 을 클릭하고 표시된 메뉴에서 Replace 를 선택하여 현재 표시 그룹을 교체한다 . 필요하면 Auto-fit 을 클릭하여 뷰포트에 맞게 모델을 확장한다 . 다음 그림 과 같이 전체 모델의 등고선 표시는 선택한 Hinge 부품만 표시로 대체된다 .

3. 뷰 조작 도구를 사용하여 다양한 각도에서 Hinge를 표시한다. 이제 기름이 없는 Hinge로 숨겨진 표면 부분의 결과를 볼 수 있다.

4. 메뉴에서 Result → Field Output을 선택한다.

5. Primary Variable 탭 페이지 상단에서 오른쪽 출력 위치에서 List only variables with results를 켜고 메뉴에서 at surface nodes 선택한다.

6. 표시된 변수 목록에서 CPRESS를 선택하고 Apply를 클릭한다. 접촉 압력의 등고선 표시가 플랜지의 구멍에 표시된다.