[Tip] 비선형 변형 해석을 통한 변형량 예측

안녕하세요.

이티에스소프트입니다.

오늘 소개해드릴 Tip은

비선형 변형 해석을 통한 변형량 예측

입니다.

아래 내용 확인해보시죠!

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일반적인 구조 해석에서는 외력과 온도 변화에 따른 변형을 빠르게 확인하기 위해, 계산 시간이 오래 걸리는 반복 계산법 대신 선형 구조 해석을 주로 사용합니다.

하지만 반복 수치해석을 거치는 비선형 구조 해석은 선형 해석에서 다룰 수 없는 변위의 영향까지 고려할 수 있습니다. 따라서 정확한 정밀도가 요구될 때는 비선형 해석 결과를 확보하는 것이 필수적입니다.

Moldex3D는 비선형 변형 해석 솔버를 통해 유한 변형 해석과 기하학적 비선형성 해석을 지원합니다 (단, 재료 비선형성까지 반영하려면 별도의 연동 기능이 필요).

아래는 선형 구조 해석과 비선형 구조 해석의 차이를 비교한 그림입니다. 형상 내에 얇은 빔이나 박막 구조가 존재하거나 변형량이 큰 제품의 경우에는 비선형 변형 해석을 적용하는 것을 권장합니다.

작업 절차

변형 해석 프로젝트 생성

Step 1

Studio에서 프로젝트를 생성하고 Final Check 단계까지 모델을 준비합니다. 이후 해석 설정은 Standard/Enhanced Warpage analysis 방식과 동일합니다.

제한 사항 (2022 R1 버전 기준): Non-matching mesh 및 Shell Mesh는 지원하지 않습니다.

Computation Parameter 설정

Step 2

Computation Parameter Wizard의 Warp탭에서 Nonlinear warp solver를 선택합니다. 더 많은 계산이 필요하지만, 고급 설정을 사용하기 위해 Quadratic elements 항목을 체크합니다.

Step 3

해석 Solver Parameters에서 Increment 값과 Imperfection factor 값(기본 권장값 사용)을 확인합니다. 

참고: Increment 값을 높이면 수렴성은 향상되지만 해석 시간이 늘어납니다. Imperfection Factor는 변형 해석의 초기 조건에 좌굴 결과를 적용하는 계수이므로, Run buckling analysis 옵션도 함께 활성화하는 것을 권장합니다.

Step 4

대용량 연산 반복 과정에서 추가적으로 계산 자원을 확보하려면 Use disk space (scratch directory) as virtual memory 항목을 체크합니다. 사용될 디스크 경로는 설정 또는 Install Wizard에서 지정할 수 있습니다.

참고: 컴퓨터 메모리(RAM) 자원이 부족한 경우, 좌굴 해석 및 비선형 변형 해석에 Reduced mesh를 사용하는 것을 권장합니다. 이 경우 해상도가 낮은 별도의 메시 모델을 준비한 뒤 기존 모델과 매핑 작업을 수행해야 합니다.

변형 해석 실행

Step 5

모든 해석 설정이 완료되면 Run을 클릭하여 해석 순서를 Warp로 지정하고 Computing Manager에 작업을 제출합니다. 계산이 완료되면 프로젝트 트리에서 변형 결과를 선택해 예측된 변형량을 확인할 수 있습니다.

결과 비교

기본 변형 해석과 비선형 변형 해석 결과를 비교해 보면, 기하학적 비선형성을 고려했을 때 변형량이 크게 발생하는 것을 확인할 수 있습니다.