ABAQUS ) ELEMENT TYPE 01

 

ABAQUS에서는 해석 종류 및 상황에 맞게 다양한 Element Type을 설정할 수 있습니다.

일반적으로 해석 종류 및 상황은 재료, 접촉 유무, 해석 조건(Constraints 조건)에 따라 다른 요소를 사용하게 되며, 같은 Time Increment 및 해석 조건에서도 다른 결과를 얻을 수 있다. 이와 같이 ABAQUS 해석에서는 요소 타입의 선택이 간단하지만 중요한 요소로 자리잡고 있다.

 

ABAQUS의 요소는 형상에 따라 BEAM, SHELL , SOLID ELEMENT로 크게 3가지로 구분할 수 있다.

 

대표적인 BEAM 요소는 B21, B32로 절점 갯수 및 자유도에 따라 선택하여 사용할 수 있다. 

(자유도에 대한 설명은 나중에도 자세히 하겠지만, 간단하게 설명하면 B21은 1,2,6 자유도, B32는 1~6 자유도가 모두 활성화 되어 있는 상태이기에 절점 갯수 및 자유도라고 명시하였다.)

 

또한, SHELL 요소는 요소의 형상에 따라 S3(삼각형), S4(사각형) 요소를 대표적인 요소로 선택할 수 있으며, SOLID 요소는 삼각뿔 형태의 C3D4, 아래 그림과 같은 육면체 형태의 C3D8이 대표적이다.

 

 

위 그림은 C3D8에 적용될 수 있는 ELEMENT OPTION을 나타내며, 01~ 07까지 Naming Rule 순서대로 나타내었다.

 

01 ) 해석의 종류 설정

 

해석 종류에 따라 요소의 맨 앞에 위치하는 알파벳은 아래와 같이 설정할 수 있다.

 

• 응력해석(C)
• 열 전달 및 확산 해석(DC 또는 DCC)
• 음향 해석(AC)
• 전자기장 해석(EMC)
• 열-구조-전자기장 연성 해석(Q)

02~03 ) 차원 설정

링크 요소는 1D,  2차원 요소는 2D, 3차원요소는 3D로 나타나며, PLANE STRESS나 STRAIN을 나타내는 것은 PS, PE를 붙여 CPS4, CPE4와 같은 요소로 나타낸다. 그 외에 축대칭 모델 및 TWIST된 축대칭 모델은 AX 및 GAX로 나타낼 수 있다.

04 ) 노드 갯수

요소를 구성하는 노드 갯수이며, 위 그림처럼 육면체를 구성하는 요소는 8개이기에 C3D8로 나타낼 수 있다.
만약 2차원 요소(CAE상으로 QUADRATIC)를 사용한다면, C3D8요소 모서리 중간에 노드가 추가되기 때문에 20개의 노드로 요소를 나타낼 수 있다.

05 ) Reduced-Integration Element로 전환 옵션

C3D8 요소(Full-Integration Element)에 R을 덧붙이면 Reduced-Integration Element가 된다.
Reduced-Integration Element는 적분점이 Full-Integration Element에 비해 적은 갯수로 구성되어 있으며, 이로 인해 정확도가 떨어지는 단점을 가지고 있는 요소이다. 그러나, 미소 변형 되는 해석을 수행한다면, 유사한 정확도를 가지고 적은 Integration Point를 이용해 빠르게 해석할 수 있는 장점이 있는 요소이다.


06 ) 비압축성 물성 적용시 사용 옵션

H 옵션을 덧붙인다면, Hybrid 요소가 되는데, 이는 일반적으로 고무와 같은 비압축성 물성을 적용하기 위해 사용된다.
일반적으로 비압축성 물성은 Poisson's Ratio가 0.5인 재료를 말하며, ABAQUS 상에서는 0.495까지 입력할 수 있다.

 

07 ) 온도 해석시 사용되는 옵션

 

일반적으로 열-구조 연성 해석 또는 열 해석에서 T라는 요소 옵션을 적용하여 해석을 수행할 수 있다. 그 외에도 확산 해석은 D, 피에조(Piezo-electric) 해석은 E 요소 옵션을 사용할 수 있으며, 사용자가 상황에 맞게 적용할 수 있는 지식이 필요하다.

 

이번 포스팅은 ABAQUS ELEMENT 종류 및 옵션 정보에 대해서 알아봤으며, 다음 포스팅에서는 Reduced, Full, Hybrid 요소에 대해서 자세히 설명하도록 하겠습니다.