Fillet의 유무에 따른 응력해석

소개

유한요소 해석 프로그램을 이용하여 캔틸레버 보의 필렛부의 유 무에 따라 결과가 어떻게 달라지는지 확인하였습니다. 사용자가 응력집중 등을 고려하여 간략화 기능의 사용시 어떤 점들을 주의해야 하는지 확인해 봅니다.

목차

1. 서론
2. Preprocessing
2. 1 관련이론
2. 2 재료
2. 3 모델링
2. 4 Mesh 방법
2. 5 구속조건 및 하중조건

2. Post Processing
2. 1 contour plot
2. 2 결과 값 Table
2. 3 결과 값 Graph

4. 결론

5. 참고문헌

본문내용

1. 서론
유한요소 해석을 이용하여 부재의 응력해석을 실시할 경우 먼저 요소망을 생성해야 한다. 보와 판 등의 특별한 경우를 제외하고는 보통 3차원 요소 즉, 사면체 혹은 육면체 구조의 요소를 사용한다. 곡면 또한 이런 요소를 이용하여 분할하기 때문에 부재 내에 필렛 혹은 구멍이 있는 경우 전체적인 요소망의 짜임새 등이 달라지고, 경우에 따라서는 불필요한 해석을 동반하게 된다. 따라서 해석자는 부재의 역학적 거동을 고려하여 불필요한 곡면부분 즉, 응력집중이 일어나지 않으며 삭제하여도 해석에 큰 영향을 주지 않는 필렛이나 구멍 등을 판단하고 이를 삭제하여 비용을 절감할 수 있다.
Midas NFX에서는 간략화 기능을 이용하여 이를 수행할 수 있다. 대상 형상 내에서 설정 값보다 작은 반경을 갖는 구멍과 필렛부를 찾고 이중 해석자가 원하는 부분을 삭제할 수 있다. 이번 실습에서는 이 간략화 기능을 이용하여 용접(이번 실습에서는 용접에 의한 잔류응력 등을 고려하지 않도록 한다)으로 생기는 필렛이 있는 경우와 필렛을 제거한 경우 발생되는 결과 값의 변화를 비교하고 이런 필렛처리 등을 어떻게 해야 할지 알아보도록 한다.

<중 략>

첫째 물체의 표면이 180도 이상으로 꺾어지는 코너 부분, 둘째 하중이 매우 좁은 면적에 집중되는 일명 점하중이 작용하는 곳, 마지막으로 물체 내부에 서로 다른 재질로 구성되어 있는 계면이다. 균열의 경우는 형상이 꺾이는 각도가 360도에 해당되기 때문에 특이성이 가장 심한 경우로 취급되고 있다.
이렇게 물체의 거동에 특이성을 유발하는 특수한 형상을 특징 형상이라고 부르며 해석 결과의 정확성을 확보하기 위해 주의를 기울여야 한다. 보편적으로 물체 거동의 이러한 급격한 변화는 수치해석적으로 계산하기 어렵기 때문에 정확한 계산을 위해서 특징 형상을 가진 물체영역에는 특이요소를 사용하거나 매우 작은 요소 크기로 요소망을 생성해야 한다. 그리고 특징 형상 부위로 갈수록 조밀한 요소망이 되도록 편향 요소망을 적용하는 것이 해석 결과의 정확성과 해석 시간의 효율성 측면에서 대단히 효과적이다.

참고자료

· Timothy A. Philpot, 전만수 외 7 공역, 고체역학 [제 2판], 도서출판 YHOUNG, 2012. 2. 22
· 김재근, 김재훈, 최영근, 재료시험법, 원창출판사, 2009. 1. 30
· midas NFX 구조해석 용어집 http://nfx.co.kr/techpaper/keyword.asp