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[CAE 입문용어] 접촉해석(Contact Analysis) 지구상에는 홀로 존재하는 물체의 거의 없으며, 항상 다른 물체와 다양한 형태의 접촉 상태(contact state)를 유지하고 있다. 그리고 접촉 상태는 움직이지 않는 정적(static)인 접촉과 시간과 더불어 변하는 동적인 접촉으로 크게 구분할 수 있다. 동적인 접촉에는 미끄럼(sliding)이 수반되며 그 결과 마찰력(frictional force)과 마모(wear)가 발생하게 된다. → 접촉에는 두 가지 접촉이 있습니다. 접촉한 상태에서 계속 붙어있는 정적인 접촉, 모터(motor)와 같이 움직일 때 맞닿는 부분을 동적인 접촉이라고 합니다. 걸을 때 입고 있는 청바지끼리 스치게 되어있습니다. 그 청바지를 계속 입고 다니다보면 헤져서 구멍이 나 있는 경우가 있습니다. 이 때 스치는 부분을 접촉한다고 ..
[CAE 입문용어] 비선형해석(Nonlinear Analysis) 비선형 해석이란, 물체가 하중이나 온도와 같은 외부 자극에 대해 비선형적(nonlinear) 거동을 나타내는 경우, 이 거동을 수치해석(numerical analysis)을 통해 그 해답을 구하는 것을 말한다. 비선형적 거동은 외부 자극에 대하여 비례적인 관계를 보이지 않기 때문에 선형해석(linear analysis)에 비해 어렵고 긴 계산시간을 요구한다. 선형 거동을 나타내는 문제는 외부 자극과 물체의 거동이 직선적인 관계를 나타내기 때문에, 이 직선의 기울기만 안다면 이 직선과 외부 하중이 만나는 교점을 찾기만 하면 물체의 거동을 구할 수 있다. 다시 말해 단 한번의 계산으로 수치결과를 구할 수 있다. → 선형해석은 위의 선형해석 거동 그래프와 같이 선형적인 모습을 띄고 있습니다. 그래서 어떠한 값..
[CAE 입문용어] 비선형성(Nonlinearity) 자연계의 모든 현상은 본질적으로 비선형적 거동을 나타낸다. 선형과 비선형의 구분은 현상을 일으키는 입력값과 현상이란 출력 값이 비례관계에 있느냐 그렇지 않느냐로 판단된다. 만일 x축을 현상을 일으키는 입력값을 그리고 y축을 출력 값으로 하여 하나의 그래프로 표현하였을 때, 선형적인 현상은 직선으로 표현되는 반면, 비선형적 현상은 더 이상 직선으로 표현되지 않는다. 비선형 거동에서는 변형, 온도, 속도 등과 같이 구하고자 하는 값이 구하기 위해 필요한 여러 가지 계수들에게 영향을 미친다는 점이다. → 자연계의 모든 현상은 비선형적 거동을 나타냅니다. 나무젓가락을 부러뜨렸을 때조차도 비선형적 거동이라고 하죠. 위의 그래프에 있는 식 F=Ku 식은 유한요소 해석의 구조강성행렬이 생각납니다. 선형 해석은 행렬 ..
[CAE 입문용어] 모드 해석(Modal Analysis) 물체는 형상, 재질 및 외부 구속상태에 따라 고유한 진동 특성을 나타낸다. 여기서 고유한 특성이란 외부에서 어떠한 동적 자극을 받지 않은 상태에서 그 물체가 가지는 본질적인 특성을 의미한다. 이러한 맥락에서 모드해석을 고유치해석(eigenvalue analysis)이라고도 부른다. 물체의 고유한 진동 특성이란 고유주파수(natural frequency 혹은 eigen frequency)와 이에 대응하는 고유모드(natural mode 혹은 eigen mode)를 의미한다. 고유모드란 물체가 주어진 구속상태에서 자유로이 변형될 수 있는 형상을 의미하고, 고유진동수란 이 고유모드가 단위 시간당 얼마나 빨리 반복되는가의 정도를 나타낸다. 예를 들어 시계추는 수직 축에 대해 일정한 각도로 좌우로 요동한다. 여기..
[CAE 입문용어] 열해석(Thermal Analysis) 물체가 가열되거나 냉각되면 온도가 변할뿐더러 체적 및 형상도 동시에 변한다. 또한 주변 물체와의 접촉(구속) 상태에 따라 물체 내부에 열응력(thermal stress)이 발생하곤 한다. 열은 크게 세 가지 경로를 통하여 전달되는데, 하나는 금속과 같은 고체(solid)를 통하여 전달되는 전도(heat conduction), 공기나 물과 같이 기체 및 유체를 통해 전달되는 대류 열전달(heat convection), 그리고 나머지 하나는 진공상태를 통한 복사 열전달(heat radiation)이다. 양쪽이 고정되어 있는 어떤 주조물에 높거나 낮은 열을 가했을 때 △ℓ만큼 늘어나거나 줄어들게 됩니다. 이때 양쪽이 고정되어 있기 때문에 응력이 발생하게 되는데 이때의 응력을 열응력(thermal stress)..
[CAE 입문용어] 선형해석(Linear Analysis) 물체의 거동에 영향을 미치는 임의 변수의 크기를 변화시켰을 경우, 만일 변수의 크기에 비례하여 물체의 거동이 변한다면 이 변수와 물체의 거동은 선형적(linear)인 관계에 있다. 이러한 선형성(linearity)을 정의하는 방법에는 크게 수학적인 방법과 물리적인 방법이 있다. 만일 물체의 거동 P가 변수 x와 y에 대해 선형적인 관계에 있다면, 수학적으로 P(ax+by)=aP(x)+bP(y)라는 관계식이 성립하여야 한다. 참고로 여기서 a와 b는 0이 아닌 임의의 상수를 나타낸다. 한편, 이러한 수학적인 관계식은 물리적으로 중첩의 원리(principle of superposition)로 설명된다. 예를 들어 x라는 크기의 힘에 의한 물체의 변형을 P(x) 그리고 y라는 크기의 힘에 의한 물체의 변형을 ..
[CAE 입문용어] 동해석(Dynamic Analysis) 자연계의 모든 물체와 현상은 정도의 차이가 있을 뿐 시간에 따라 변하기 마련이고, 무한한 시간을 통해 변하지 않는 것은 없다. 다만 관심이 되는 거동을 관찰하기 위한 스케일(scale)과 특정 기간 내의 시간에 따른 변화를 무시할 수도 있다. 예를 들어, 금속이 부식되는 과정은 매우 미세하게 일어나는 현상이기 때문에 상대적으로 큰 규모로 관찰하게 되면 그 변화를 분별하기가 쉽지 않다. 그리고 지진파에 따른 고층 건물의 흔들림도 일정 시간이 지나면 사라지는 것처럼 보이지만 관찰하는 기간이 길면 흔들림은 간헐적으로 다시 나타난다. → 위의 내용은 정적해석에 대해 설명하고 예시를 들은 것입니다. 자연계에서는 대부분 동적 움직임이기 때문에 동적해석으로 진행하지만 실험 대상의 크기와 시간에 따라 다양한 해석 방법..
[CAE 입문용어] 정해석(Static Analysis) 자연계에서 일어나고 있는 대부분의 현상들은 공간 상의 위치와 시간에 따라 그 거동이 변하는 것이 일반적이다. 바람의 속도나 대기 온도만 생각하더라도 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 하지만, 어떠한 특수 거동들은 시간이 경과해도 일정한 상태를 유지한다. 대표적인 경우가 벽걸이 시계 추의 요동으로서, 시간과는 무관하게 항상 일정한 속도로 진동한다. 이처럼 시간과 무관한 일정한 거동을 정적인 거동(static behavior)이라고 부르고, 그렇지 않은 경우를 동적인 거동(dynamic behavior)이라고 부른다. → 정적 가정(Static Assumption)은 모든 하중은 그 최대 크기에 이를 때까지 천천히, 점진적으로 적용되며 전체 크기에 도달하면 하중이 일정하게 유지됩니다. 이는 시간과 무관한 일정한..

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