[CAE]모달(고유주파수) 해석에서 접촉 조건의 효과 - Part#4

안녕하세요, 위버맨시 기술지원부 입니다.

Part#3까지는 간단한 예제를 통해서 모달 해석에서 접촉 조건의 효과를 검토해봤습니다. 이번에는 아래 모델 기준으로 한번 

간단한 압력 용기의 구조 모델이며 아래 하단부에 있는 4개의 홀에 구속 조건 잡고 상기에는 4개의 위치에 뚜껑을 볼트/핀을 통해서 체결해줍니다. 모달 해석 결과를 잘 보이기 위해서 뚜껑을 2개의 볼트/핀을 통해서 체결하여 해석을 수행할 예정입니다. Abaqus에서는 볼트 커넥터 그리고 SW Simulation에서는 핀 커넥터를 통해서 구조를 체결합니다.

Abaqus 및 SW Simulation에서 모달 해석은 아래와 같이 3가지로 진행합니다:

• Study 01: Pin Connector 사용하여 진행
• Study 02: Bond 결합 사용하여 진행
• Study 03: Contact 효과 고려하여 진행

FEA 모델은 아래와 같으며 Abaqus에서는 육면체 요소를 사용하며 SW Simulation에서는 지원되어 있는 사면체 요소를 사용합니다.

육면체 요소 같은 경우 같은 캐드 모델이지면 사면체 모델 대비 노드 개수가 매우 낮은 것을 확인되며 이것이 바로 육면체 (Hexa) 요소의 장점입니다. 부품간의 연결을 아래 그림과 같이 볼트 (Abaqus) 및 핀 (SW Simulation) 커넥터를 사용하여 FEA 모델이 준비됩니다.

바로 모달 해석 결과 확인해봅니다.

Abaqus Modal Result

SOLIDWORKS Simulation Modal Result

예상대로 본드 결합 결과에서는 고유주파수가 더 높게 나온 것을 확인 되었습니다. Abaqus 및 SW Simulation 결과를 아래와 같이 서로간의 결과를 차이를 확인할 수 있습니다.

Bolt/Pin 커넥터를 사용할 때는 1차, 5차, 6차, 10차에 공유주파수 뿐만 아니라 고유형상 모드에도 차이가 있는 것을 확인할 수 있습니다. 본드 결합에서는 동일한 결과를 얻을 수 있었습니다만 접촉/스프링 결과에도 3차, 5차, 6차, 7차 등에 고유주파수의 차이가 있는 것을 확인 되었습니다. 해당 차이를 고유모드형상에도 확인됩니다. 본 기술 문서의 마지막 다음 편에는 결과에 차이가 왜 나는지 검증하도록 하겠습니다.

감사합니다.