구조해석, 비선형 해석이 필요할 때 -재료 비선형

CAE 해석

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구조해석, 비선형 해석이 필요할 때 -재료 비선형

구조해석 / 비선형해석 / 유동해석 

실무에서 쓰이는 구조해석의 90%이상은 정적하중해석을 통해 이루어집니다. 좀더 학술적으로 표현하자면 선형정적해석입니다.

선형정적해석은 탄성구간내에서 진행되는 해석이며 항복응력 직전까지를 봅니다. 

따라서 파단이 일어나기 직전까지를 확인하기 때문에 파괴현상을 볼 수는 없습니다 .

*Stress - Strain Curve

*선형해석을 통해 항복 점 이후로의 현상은 볼 수 없다.

하지만 저 항복 점 이후 소성영역의 현상을 보고 싶다면 우린 비선형해석을 통해 볼 수 밖에 없습니다. 이것이 바로 재료 비선형입니다.

일반적으로 정적해석을 진행할때는 상기 이미지에 나타나 있는 Stress - Strain Curve가 필요하지 않습니다. 하지만 탄성구간 이후의 소성영역을

보기위해서는 재료마다 가지는 Stress - Strain Curve가 반드시 필요합니다 .

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선형해석으로 구조해석을 진행할 때 상대적으로 빠른 시간안에 해석이 종결됩니다. 일정한 기울기로 수치가 변화하기 때문에

기울기만 알면 예측이 가능하기 때문이죠 하지만 비선형해석의 경우 곡선상의 기울기가 계속해서 변하게 됩니다.

따라서 반복적인 계산이 필요하고 이를 통해 최종해를 구해내게 되는 것이죠  선형해석보다 많은 반복 계산이 필요하기 때문에 

당연히 해석 시간은 매우 길어질 수 밖에 없습니다. 어려운 비선형해석을 수행하게 될때는 수 십 시간에서 

수 백 시간이 소요되기도합니다. 그래서 실무에서는 이런 비선형해석을 잘 하지 않으려고 하는데요 

정확도도 선형해석에 비해 높다고 할 수 없고 많은 리소스를 사용하기 때문에 효율성이 떨어진다고 볼 수 있죠.

또한 실무에서 선형해석을 더 많이 하게되는 가장 큰 이유는 대부분 실무에서의 해석은 제품의 안전성을 보기 때문입니다.

어떤 재료를 사용해서 어떤 구조가 형성되어 있을 때 우리가 궁금한 것은 이 구조물이 파괴되는 양상이 아닙니다. 일정 기준치의 

충격과 하중에 제품이 잘 견디는지 보고 그에 맞게 설계하기 위함입니다.  

따라서 오히려 구조해석을 진행할 때 선형해석으로 보는 것이 오히려 보수적으로 평가하는 기준이라 할 수 있습니다 .  

하지만 예외적인 경우는 반드시 존재하기 때문에 비선형해석이 반드시 쓸모없는 것은 아닙니다. 앵커 같은 부품의 경우 평가 기준이 단순히 

탄성영역내만을 보는 것이 아닌 파괴되는 양상을 같이 봐야하기 때문에 나사산 구조해석, 비선형해석이 필요한 경우도 분명 존재합니다.

이런 특수한 케이스 때문에 엔글링크도 종종 비선형해석을 진행하기도 하는데요 아무래도 정적해석보다 난이도가 높고 많은 변수가 존재하기 때문에 

정확한 결과를 얻기 위해서는 반드시 석사 이상의 전문가가 투입되어 프로젝트를 진행하고 있습니다 .

혹여 비선형해석이 필요하시다면 언제든 찾아와주세요  

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