CATIA ELFINI FEA Rug Adaptive Fine Mesh 응력 해석

 

 

Adaptive Fine Mesh 기법은 최초의 Mesh를 사용하여 FEA 해석 결과 변형 에너지 기준으로 평가하는 오차가 무척 클 경우 응력 집중도가 큰 영역을 중심으로 상대적으로 세밀한 Fine Mesh를 생성하여 FEA 해석을 되풀이하여 오차를 낮추어 가는 기법이다. FEA 정밀도를 올리는 특수한 기법이 아니라 반복적으로 Fine Mesh 작업에 의해 응력 분포를 보다 작은 오차 변동폭 이내로 수렴시키는 방법으로서 자동적으로 Fine Mesh화rk 이루어진다.

 

Rug 구조를 이용해 Adaptive 기법을 데모하도록 하자. 솔리드의 기하학적인 크기는 러그응력해석 예제와 동일한 크기와 물성으로 가정하되 구분을 위해서 솔리드 명칭을 adaptive로 변경하자.

 

Local Mesh Size를 사용하여 Default 값인 0.05 inch 보다 큰 상당히 거친 Mesh Size 인 0.6 inch를 설정하자.

 

일단 Adaptive Mesh 시작을 위한 Mesh를 가시화 해보자.

 

Restraints 단계에서 rug의 root 면에 Clamp 조건을 부과하자.

 

원 공 주위에 베어링 접촉에 준하는 Bearing Load 하중 조건을 부과하자. Supports는 원 공면을 선택 클릭하자. 하중의 크기는 –x 방향으로 1000 lbf를 가한다.

 

Compute를 실행 후 Deformation 처리하면 아래와 같이 –x 방향으로 늘어난다.

 

아울러 Displacement 처리 후 화살표를 더블 클릭하여 Image Edition 데이터 창에서 Average ISO 규격으로 처리하면 최대 변위가 0.000242 inch임을 알 수 있다.

 

von Mises 처리 후 최대 응력은 1130 psi 가 된다. 변위는 2000년 초 출간되었던 Tutorial의 0.000291 inch와 유사하지만 von Mises 응력 값은 Tutorial의 3040 psi 와 상당히 차이가 난다. 이는 타 FEA 소프트웨어와의 벤치마킹 문제이므로 그대로 두기로 하고 진행하자.

 

Adaptivity 도구바로부터 New Adaptivity Entity 아이콘을 클릭하면 나타나는 데이터 창에서 Supports를 Tree의 Octree Tetrahedron Mesh1. adaptive를 선택 클릭한다. Strain 에너지 즉 변형도 분포를 사용하여 측정한 Current Error(%)가 Tutorial의 26.8184보다 상당히 높은 32.4924임을 알 수 있다.

 

하지만 Adativity 기능 절차를 익히기 위해서 Objective Error(%) 데이터 박스에 5.0%를 입력하자. 이 새 오차 값은 Mesh refinement 작업에 의해 Adaptive 하게(알아서 fine Mesh를 자율적으로 바꾸어 가면서) 성취할 수 있게 될 것이며, 아래와 같이 Tree 에 나타나게 된다.

Compute 도구바에서 Compute with Adaptivity 아이콘을 클릭하여 FEA 를 실행하자.

Adaptivity Process Parameters 에 Iteration 값은 10회로, Minimum Size 는 0.1 inch로 입력 후 OK 버튼을 눌러 실행시키자. 컴퓨팅 시간이 다소 소요될 수도 있다. 10회 이전에 충분한 정밀도가 얻어지면 자동으로 컴퓨팅이 중단된다.

 

Deformation 처리 결과 refine 된 Mesh를 삺펴보자. 원공 주위 및 Clamp 된 경계에서 상당히 촘촘한 Refine 된 Mesh를 관찰할 수 있다.

 

Global Adaptivity.1을 클릭하면 나타나는 데이터 창에서 5회 이내에 Current Error 가 8.26% 이므로 5% 정밀도에는 아직 미흡하다. 따라서 Iteration 입력 값을 상당히 늘려야 할 필요하므로 Mesh refinement에 따르는 상당한 Computing 시간이 요구될 수도 있음에 유의하자. 하지만 FEA 류의 수치해석 작업에서 5%는 과도한 정밀도 요구이며 10% 이내라면 충분히 만족할만한 수준이라 볼 수 있다.

 

Displacement Avera

ge USO 처리결과 최대 변위는 0.000287 inch로 평가된다.

 

 

von Mises 응력 분포는 최대값 1710 psi로 다음과 같다.