열 해석

부재의 두께 방향으로의 열 전이가 요구되는 열 해석은 Shell 요소로 구성된 모델에서는 수행할 수가 없기 때문에 2D Axisymmetric solid 요소로 구성된 모델을 사용하여 별도의 열해석을 수행해야 합니다.  

1.     최대 외기 온도에 대한 열 해석

외기 온도 하중의 초기 설정 값이 최대 외기 온도라 가정하고, Tank> Create 2D Model> Coupled Thermal/Structural… 메뉴를 통해 정의한 ‘Tnk1 – Max Temperature’ Tank Definition 데이터를 이용하여 2D 열해석을 수행합니다.

모델파일명을 Max로 정의하고, OK 버튼을 클릭합니다.

쉘 모델은 닫고, 열 해석 수행을 위한 2D Axisymmetric solid 모델을 구성합니다.

해석을 수행하고, 열 해석 결과 중 Operating Condition (Thermal)을 ‘Set Active’ 합니다.

2D axisymmetric 모델로 부터 얻은 열해석 결과는 3D shell 모델에 적용하는 온도하중으로 변환하는데 사용됩니다.

3D shell 모델은 단면 내에서 선형의 온도경사를 가지는 것을 가정하므로, 열해석 결과가 유발시키는 응력을 단면방향으로 적분하여 각 단면 내 동일한 모멘트를 유발하는 온도와 선형온도경사를 산출해야 합니다.

이 작업은 Tank> Excel Tools> Extract Temperatures… 메뉴를 통해 수행되며, 산출된 결과를 스프레드 시트로 출력합니다.

Roof/Slab/Wall에 대해 추출된 온도 결과를 포함한 ThermalResult-Max.xlsx 파일이 현재 작업폴더에 저장됩니다.

2.     최소 외기온도에 대한 열 해석

최소 외기 온도에 대한 추가 열해석 수행을 위해, Tank >Tank Definition …  메뉴를 실행합니다.

External Temperature 와 Initial Temperature (Soil)에 10도를 입력합니다.  Initial Temperature (Structure)는 콘크리트 타설 시점의 온도를 의미하기 때문에 수정할 필요가 없습니다.

이 입력값을 ‘Tnk2-Min Temperature’ 이름으로 저장합니다.

Tank> Create 2D Model> Coupled Thermal/Structural…메뉴를 실행하고, 파일명을Example – Min 로 정의합니다. OK 버튼을 눌러 모델을 구성합니다.  

해석을 수행하고, 열 해석의 Operating Condition (Thermal) 하중케이스를 Set Active 시킵니다.  

Tank> Excel Tools> Extract Temperatures…메뉴를 실행하여 온도하중 결과를 스프레드시트에 추출합니다.  

3.     기본 모델 업데이트

열 해석 결과는 하중 조합을 위해 3D 하중으로 변환할 수 있습니다.

열 해석 모델을 닫고, ‘Example(CodeChecking).mdl’ 쉘 모델을 엽니다. 

Tank > Add Loading> Thermal… 메뉴를 실행하고 열 해석 결과 스프레드 시트를 선택한 후, OK 버튼을 누릅니다.

열 해석 결과는 3D Shell 모델에 적용할 등가의 구조물 온도로 변환할 수 있습니다.