고급 동적 해석

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고급 동적 해석

동적 해석

간단한 모달 동역학 문제는 인터랙티브 모달 동역학 (IMD) 기법을 사용하여 해결할 수 있으며, 이는 모든 제품에서 제공됩니다. 소프트웨어 옵션인 IMDPlus 해석는 이동 하중, 이동 질량 또는 이동하는 스프링 질량, 또는 지진 응답 모델링과 같은 더 고급 하중 조건과 함께 다중 하중 사건을 해결할 수 있게 해줍니다.

LUSAS 동역학 옵션은 시간 및 주파수 영역 모두에서 더 다양한 동적 문제를 해결하는 데 필요한 기능을 포함하고 있습니다.

LUSAS 동역학 옵션과 LUSAS 비선형 해석 옵션을 결합하면 높은 및 낮은 속도의 비선형 충격 문제를 Implicit 또는 Explicit 해석 기법을 사용하여 해결할 수 있으며, 또는 크리프를 모델링할 수 있습니다.
LUSAS 동역학 옵션과 LUSAS 열해석 옵션을 결합하면 Transient Field와 같은 시간 영역 해석을 수행할 수 있습니다.

비선형 경계 조건
재시작 기능
하중
결과 처리

시간이력 동해석

과도 동적 해석은 재료 비선형성, 기하학적 비선형 효과, 또는 동적 사건으로 인한 경계조건 변화가 발생하는 경우의 비선형 동역학 문제를 해결하기 위해 일반적으로 수행됩니다.
과도 동적 해석을 수행할 때에는 분포 감쇠(distributed damping) 와 Discrete 감쇠를 모두 지정할 수 있습니다. 감쇠는 질량 및 강성에 대한 Rayleigh 감쇠 상수를 지정하여 정의합니다.

LUSAS Dynamic 옵션과 LUSAS Nonlinear 옵션을 함께 사용하면, 암시적(implicit) 또는 명시적(explicit) 해법을 이용하여 고속 및 저속 비선형 동적 문제를 모두 해석할 수 있습니다.
단, 크리프(creep) 거동을 검토하기 위해서는 동적 해석 옵션을 반드시 비선형 해석 옵션과 함께 사용해야 합니다.

암시적 시간이력 동해석

암시적 동적 해석은 저주파 응답이 지배적인 저속(low velocity) 문제를 해결하는 데 사용됩니다.
대표적인 적용 분야는 다음과 같습니다.

지진 해석
플랜트 및 구조물 해석(지반–구조물 상호작용 포함)
저속 충돌 문제
변형 가능한 방폭 패널(deformable blast panels) 해석

LUSAS는 2차 Hilber–Hughes–Taylor(HHT) 알고리즘을 기반으로 한, 고정밀의 최신 암시적 동적 해석 기능을 제공합니다.
이 알고리즘은 자체 시작(self-starting) 방식으로, 사전 정적 해석이 필요하지 않으며 가변 시간 증분(variable time step) 사용이 가능합니다.

선형 문제의 경우 무조건 안정(unconditionally stable) 하므로, 안정성 손실 없이 큰 시간 증분을 사용할 수 있습니다. 필요 시 자동 시간 증분 계산 기능도 제공됩니다.

암시적 동적 해석 옵션은 일관 질량(consistent mass) 또는 집중 질량(lumped mass) 이상화를 사용하는 모든 암시적 요소 타입에 대해 적용 가능하며, 다른 해석 옵션과도 함께 사용할 수 있습니다.

슈퍼요소(Superelements)

대규모 동적 문제의 경우, 슈퍼요소(superelement) 를 사용하여 모델 크기를 줄이면서도 경계 효과를 정확하게 반영할 수 있습니다. 이는 슈퍼요소 행렬에 일반화된 내부 모드(generalised internal modes) 를 포함시킴으로써 구현됩니다.

이 기법은 선형 및 비선형 동적 해석 모두에 적용 가능하며, 대형 구조물이나 반복되는 하위 구조를 포함한 동적 해석에서 계산 효율을 크게 향상시킵니다.

대규모 동적 문제에서는 슈퍼요소를 사용하여 모델 크기를 줄이면서 경계 효과를 정확하게 포함할 수 있습니다. 이는 슈퍼요소 행렬 내에 일반화된 내부 모드를 포함함으로써 달성됩니다. 이 기술은 선형 및 비선형 동역학 해석 모두에 사용할 수 있습니다.

명시적 시간이력 동해석

충격파(shock wave)가 지배적인 고속(high velocity) 동적 문제의 경우, 시간 증분을 매우 작게 설정해야 합니다.
이러한 상황에서는 명시적 동적 해석(explicit dynamics) 이 가장 적절하고 효율적인 해석 기법입니다.

LUSAS의 명시적 동역학 알고리즘은 벡터화(vectorised) 되어 있어 매우 빠른 해석이 가능합니다. 이를 위해 전용으로 최적화된 단일 가우스 적분점(single Gauss point) 명시적 동역학 요소가 제공되며, 아워글래스(hourglass) 제어를 통해 기구학적 메커니즘 발생을 방지합니다.

또한 이러한 요소에는 Eulerian 기하학적 비선형성이 자동으로 적용되어, 해석 과정에서 흔히 발생하는 대변형(large strain) 을 효과적으로 처리할 수 있습니다.

해석 효율을 더욱 향상시키기 위해 자동 시간 증분 기능이 제공되어, 정확하고 효율적인 해를 보장합니다

비선형 경계 조건

암시적 및 명시적 해석 모두에서 슬라이드라인(slideline) 기능을 사용하면, 인접한 접촉 면의 요소망이 서로 일치하지 않는 경우에도 2D 및 3D에서 개별 물체 간 접촉을 모델링할 수 있습니다.

알고리즘 내의 절점 모니터링 절차를 통해 접촉 및 반발(rebound)이 자동으로 처리되므로, 접촉 절점 사이에 접촉 조인트 요소를 수동으로 정의할 필요가 없습니다.

또한 Tied Slideline 옵션을 사용하면, 요소 밀도가 서로 다른 영역 사이에 전이(mesh transition) 영역을 정의할 필요 없이 모델을 연결할 수 있습니다.

마찰은 Coulomb 마찰 모델을 사용하여 접촉 알고리즘에 포함시킬 수 있습니다.

재시작 기능

LUSAS의 재시작 기능은 비선형 또는 동적 해석의 연속 증분 단계에 대해 높은 수준의 제어 기능을 제공합니다.
재시작 기능을 사용하면 각 증분 단계 사이의 모든 해석 데이터를 선택적으로 저장할 수 있으며, 이는 디스크 공간이 중요한 매우 대규모 문제에서 특히 큰 장점을 제공합니다.

해석이 중단되었거나 완료 전에 종료된 경우에도, 마지막으로 수렴된 해(converged solution) 에서 해석을 재시작할 수 있습니다.