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Abaqus의 표면 간 접촉 | 오류 수정 및 설정 설명

Author : 앨빈 몰버그
Published : 2024/09/15
Last Update: 2025/07/14

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Last updated on: 2025년 7월 14일

Abaqus에서 표면 간 접촉과 일반 접촉 중 어떤 것을 사용해야 할까요? Abaqus 표면 간 접촉은 두 표면 간의 상호작용을 세부적으로 제어하여 접촉 쌍과 동작을 정확하게 지정할 수 있습니다. 반면, 일반 접촉은 전체 모델에서 다양한 접촉 유형을 자동으로 감지하고 관리하여 설정을 간소화합니다(Abaqus 표면 상호작용).

Abaqus 표면 간 접촉은 각 접촉 쌍과 그 속성을 수동으로 정의해야 하므로 시간이 많이 소요되고 오류가 발생하기 쉬워 더 복잡해질 수 있습니다. Abaqus는 세부적인 제어 기능을 제공하므로 정밀한 접촉 동작이 필수적인 상황에 적합합니다. 반면, 일반 접촉은 모든 표면 간의 접촉을 자동으로 처리하므로, 많은 접촉 상호 작용이 있고 설정 효율성이 중요한 복잡한 모델에 이상적입니다.

이 블로그에서는 Abaqus에서 표면 간 접촉과 일반 접촉의 차이점을 살펴보겠습니다. 표면 접촉을 조정하는 방법, 마스터(Main) 표면과 슬레이브(Secondary) 표면의 역할, 그리고 일반 접촉의 장점과 특징에 대해 알아보겠습니다. 이 블로그를 마치면 모델의 요구 사항과 해석의 특성에 따라 각 접촉 유형을 언제 사용해야 하는지 명확하게 이해하게 될 것입니다.

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1. Abaqus의 표면 간 접촉이란 무엇입니까?

Abaqus에서 "표면 간 접촉"이라는 용어는 두 표면 사이의 상호작용 유형을 의미합니다. 유한요소해석(FEA) 모델에서 서로 다른 바디 또는 파트에 속하는 면. 마찰, 미끄러짐, 분리 또는 침투와 같은 요소를 고려하여 이러한 표면 간의 접촉 및 상호작용을 시뮬레이션할 수 있습니다.

Abaqus 표면 간 접촉은 노드 또는 점 수준에서 접촉 거동을 정밀하게 모델링할 필요가 없을 때 일반적으로 사용됩니다. 대신, 표면 영역 간의 상호작용을 고려하는 데 중점을 둡니다. 이 접근 방식은 표면 상호작용의 전반적인 거동이 국소적인 상호작용보다 우선하는 시나리오에 적합합니다.

Abaqus에서 표면 간 접촉을 정의할 때는 일반적으로 관련된 접촉 쌍 또는 표면, 접촉 거동(예: 마찰, 분리 또는 결합 구속조건), 그리고 접촉 속성(예: 접촉 강성, 마찰 계수, 접촉 매개변수)을 지정합니다. 그러면 Abaqus는 정의된 접촉 거동 및 속성을 기반으로 해석 중에 표면 간의 접촉력과 상호 작용을 결정합니다.

Abaqus 표면 대 표면 접촉은 금속 대 금속 접촉, 이종 재질 간 접촉, 변형 가능한 물체 간 접촉, 표면 간 슬라이딩 또는 분리 등 다양한 실제 상황의 시뮬레이션을 지원합니다. 접촉 현상을 정확하게 표현할 수 있으며, 구조, 기계 및 다중물리 시뮬레이션에서 접촉 상호작용이 중요한 역할을 하는 복잡한 어셈블리 또는 시스템의 거동을 분석하는 데 널리 사용됩니다. 표면 대 표면 접촉은 해석의 모든 단계, 심지어 초기 단계에서도 지정할 수 있습니다. 표면 대 표면 접촉을 정의하려면 주 메뉴 모음에서 "상호작용"을 클릭한 다음 "만들기"를 선택하세요. 그런 다음 접촉 상호작용에 관련된 마스터 및 슬레이브 표면을 선택하세요.

2. Abaqus 표면 접촉을 조정하는 방법 | 표면 상호작용 Abaqus 조정

슬레이브(2차) 표면의 일부 노드가 초기 단계에서 마스터(주) 표면을 관통하여 수렴 문제를 일으키는 경우, 이 문제를 어떻게 해결할 수 있을까요?

그림 1에 나와 있는 것처럼 Abaqus의 표면 상호작용 프로세스 초기에 이 문제가 발생하는 경우, "상호작용 편집" 창의 세 가지 옵션을 통해 이 문제를 해결할 수 있습니다(그림 2 참조).

그림 1: 일부 슬레이브(보조) 노드가 마스터(주) 표면에 침투하는 모습

그림 2: 슬레이브 조정 옵션

이제 "오버클로저를 제거하기 위해서만 조정"을 사용하거나 "조정 영역에 대한 허용 오차 지정"을 선택하고 0값을 지정하면 소프트웨어는 마스터(주) 표면을 관통한 노드만 조정합니다(그림 3 참조).

그림 3: 조정된 노드

예를 들어, 그림 1에서 볼 수 있듯이 조정 영역에서 0이 아닌 다른 값을 지정하면 소프트웨어는 조정 영역 내의 모든 노드를 마스터(메인) 표면으로 정확하게 이동합니다(그림 4 참조).

그림 4: 마스터(메인) 표면으로 이동된 노드

"세트에서 슬레이브 노드 조정"을 선택하면 슬레이브(보조) 표면의 노드로 구성된 노드 세트를 생성할 수 있습니다. 수렴 문제, 소프트웨어는 해당 노드를 확인하고 조치만 취합니다. 노드 집합에 슬레이브(보조) 표면에 속하지 않는 노드가 포함된 경우, 소프트웨어는 해당 노드를 무시합니다.

Abaqus에서 마스터(주) 표면과 슬레이브(보조) 표면 간의 적절한 일치성을 보장하려면 Abaqus 매뉴얼에 제공된 지침을 따르는 것이 좋습니다.

마스터 표면에 비해 슬레이브 표면의 원소 밀도를 높입니다.
두 표면 중 작은 표면에 슬레이브 표면을 할당합니다.
기하학적 구조와 재료 특성을 모두 고려하여 더 단단한 본체에 마스터 표면을 할당합니다.

세 가지 기준을 모두 충족하는 것이 불가능한 경우, 최적의 적합성을 달성하기 위한 처음 두 가지 지침을 우선시해야 합니다.

3. 마스터/슬레이브(메인/세컨더리) 표면 기본 규칙

Abaqus의 표면 간 접촉에서 어떤 것을 마스터로 설정해야 합니까?

Abaqus에서 표면 간 접촉(표면 상호작용 Abaqus)을 정의할 때, 각 접촉 쌍에 대한 마스터 표면과 슬레이브 표면을 지정해야 합니다. 그러면 정의된 접촉 거동, 속성, 그리고 마스터 표면과 슬레이브 표면 간의 상대 운동을 기반으로 접촉력과 상호작용이 결정됩니다.

표면 간 접촉 Abaqus 해석에서 접촉력은 슬레이브(보조) 표면의 절점 또는 요소와 마스터(주) 표면의 해당 절점 또는 요소 간의 상호작용을 기반으로 계산됩니다. 마스터 표면은 접촉 거동을 주도하고 표면 간의 상호작용에 영향을 미칩니다.

3.1. 마스터 표면이란 무엇입니까? | 메인 표면

Abaqus에서 "마스터 표면"이라는 용어는 접촉 상호작용에 관여하는 두 표면 중 하나를 지칭합니다. 최신 버전의 Abaqus에서는 마스터 표면을 "메인 표면"이라고 합니다. 두 바디 또는 파트 간의 접촉을 모델링할 때, 마스터 표면은 접촉 동작을 제어하고 접촉력을 생성하는 표면입니다.

마스터 표면의 선택은 해석 중 접촉력을 계산하고 적용하는 방식을 결정하므로 중요합니다. 마스터 표면은 일반적으로 다른 표면에 비해 고정되어 있거나 변형이 적은 표면으로, "슬레이브 표면"이라고 합니다.“

Abaqus 시뮬레이션에서 대부분의 오류는 다음과 같은 이유로 발생합니다. 분석가들은 소프트웨어에 대한 심층적인 지식이 부족합니다. 그리고 일관된 단위 시스템을 사용하지 않는 것과 같은 간단한 실수를 저지릅니다. 오류가 발생합니다. 그들에게 필요한 것은 정확하고 정밀한 시뮬레이션을 실행하기 위한 Abaqus 개념 및 도구에 대한 철저한 교육—그리고 그것이 바로 우리의 것입니다. 초보자를 위한 Abaqus 패키지 제공합니다.

3.2. 슬레이브 표면이란 무엇입니까? | 보조 표면

Abaqus에서 "슬레이브(보조) 표면"이라는 용어는 접촉 상호작용에 관여하는 두 표면 중 하나를 의미합니다. 두 바디 또는 파트 간의 접촉을 모델링할 때, 슬레이브 표면은 마스터 표면이 가하는 접촉력에 따라 동작을 조정하는 표면입니다.

슬레이브 표면은 일반적으로 마스터 표면에서 발생하는 접촉력에 반응하여 상대 운동이나 변형을 겪는 표면입니다. 슬레이브 표면은 마스터 표면의 접촉면에 맞춰 위치와 모양을 조정합니다.

3.3. 마스터-슬레이브 접촉

일반적으로 더 큰 표면이 더 작은 표면에 닿는 경우, 더 큰 표면을 마스터 표면으로 사용하는 것이 더 좋습니다. 하지만 두 표면의 크기가 같다면, 더 단단한 표면(일반적으로 단단한 표면)을 마스터 표면으로 사용해야 합니다. 슬레이브 표면은 마스터 표면보다 더 미세하게 메시되어야 합니다. 마스터 표면은 더 거칠게 메시됩니다. Abaqus 메시. 또한 마스터 표면 노드는 슬레이브 표면을 관통할 수 있지만 그 반대는 관통할 수 없습니다(아래 그림 참조).

그림 5: 마스터 및 슬레이브 표면 노드의 위치

3.4. 임계 관통 매개변수 | HCRIT

HCRIT Abaqus/Standard에서 접촉 상호작용을 처리할 때 수치 해석 솔버의 동작을 제어하는 데 사용되는 중요한 관통 매개변수입니다. 접촉 쌍에서 2차 표면과 주 표면 사이의 임계 관통 거리를 나타냅니다. 반복 계산 중 표면 사이의 관통 거리가 지정된 HCRIT 값을 초과하면 Abaqus/Standard는 현재 증분을 중단하고 단계 크기를 줄여 수렴성을 향상시킵니다.

기본적으로 HCRIT는 2차 표면의 특성 요소 면 길이의 절반으로 설정되거나, 경우에 따라 특성 표면 요소 면을 둘러싸는 구의 반지름으로 설정됩니다. 이는 작은 슬라이딩 및 유한 슬라이딩 노드-표면 상호작용과 같은 특정 접촉 공식에만 적용됩니다.

의 주요 목적은 HCRIT 접촉 시뮬레이션의 정확성과 안정성을 보장하기 위해 상호작용 표면 간의 과도한 침투(오버클로저)를 방지하는 것이 중요합니다. 기계 조립 시뮬레이션, 충돌 해석, 뼈-임플란트 상호작용과 같은 생체의학 응용 분야와 같이 접촉이 중요한 역할을 하는 복잡한 유한요소해석(FEA) 모델에서 표면 상호작용을 정확하게 표현하는 것은 사실적인 결과를 도출하는 데 필수적입니다.

그러나 HCRIT는 ~ 아니다 에 적용하다 유한 슬라이딩 표면-표면 접촉 공식화, 접촉을 다르게 처리하고 특정한 임계 침투 거리에 의존하지 않습니다.

3.5. Abaqus에서 HCRIT을 사용하는 방법은?

사용 및 접근하려면 HCRIT 매개변수 아바쿠스, Abaqus/CAE(그래픽 인터페이스)에서는 이 매개변수를 직접 수정할 수 없으므로 입력 파일을 수정해야 합니다. Abaqus에서 HCRIT을 효과적으로 사용하는 방법은 다음과 같습니다.

정의하거나 조정하려면 HCRIT 값을 변경하려면 분석을 위해 입력 파일(.inp)을 수정해야 합니다. 입력 파일에서 "CONTACT PAIR" 키워드를 사용하면 됩니다. Abaqus에서는 기본값이 적합하지 않은 경우 개별 접촉 쌍에 대해 사용자 정의 HCRIT 값을 지정할 수 있습니다.

입력 파일에서 HCRIT을 사용하는 예:

*연락처 쌍, HCRIT=값
보조_표면_이름, 주_표면_이름

“"값": 특정 접촉 쌍에 대해 정의하려는 임계 침투 거리(HCRIT)입니다. 이 값은 모델의 특성에 따라 조정해야 하며, 일반적으로 미세 메시나 곡면이 많은 모델의 경우 값이 더 작습니다.
“Secondary_surface_name”: 접촉 쌍의 보조 표면 이름입니다.
“Main_surface_name”: 접촉 쌍의 주요 표면 이름입니다.

예를 들어, 곡률이 큰 접촉 쌍이 있고 관통 허용 오차를 줄이려는 경우 HCRIT에 특정 값을 할당할 수 있습니다.

*접촉 쌍, HCRIT=0.001
표면_1, 표면_2

이 경우, 0.001의 HCRIT 값(적절한 단위)은 솔버가 증분을 포기하고 단계를 세부화하기 전의 임계 침투 거리를 지정합니다.

3.6. HCRIT를 언제, 어떻게 조정해야 하나요?

기본값: 대부분의 경우 Abaqus에서 제공하는 기본 HCRIT 값(특성 요소 면 길이의 절반 또는 특성 곡면 요소를 둘러싸는 구의 반지름)이면 충분합니다. 하지만 과도한 관입이나 수렴 문제와 같은 문제가 발생하면 이 값을 조정해야 할 수 있습니다.
복잡한 기하학을 가진 모델: 매우 곡률이 큰 표면을 포함하는 모델이나 관통으로 인해 상당한 수치적 오류가 발생할 수 있는 모델의 경우 HCRIT를 줄이는 것이 좋습니다.
정제된 메시: 매우 미세한 메시, 특히 2차 표면의 메시를 작업할 때 HCRIT 기본값이 너무 낮을 수 있습니다. 이러한 경우, 기본값보다 큰 오버클로저를 솔버가 처리할 수 있다면 HCRIT 값을 높이는 것을 고려해 볼 수 있습니다.

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4. Abaqus 일반 접촉 VS 표면 간 접촉

이제 Abaqus 일반 접촉과 표면 간 접촉을 살펴보겠습니다.

일반 연락처:

자동 처리: 모델의 모든 표면 간의 접촉을 자동으로 관리하여 수동 설정을 줄입니다.
다재다능함: 표면 대 표면, 모서리 대 표면, 모서리 대 모서리 등 다양한 접촉 유형을 처리합니다.
사용 편의성: 모든 연락처 도메인을 포함하여 설정 과정을 간소화합니다.

지면 간 접촉:

수동 사양: 각 접촉 쌍에 대한 마스터 및 슬레이브 표면을 수동으로 정의해야 하므로 시간이 많이 걸리고 오류가 발생하기 쉽습니다.
정밀도: 연락처 상호작용에 대한 제어력을 높여주므로, 자세한 연락처 정의가 필요한 특정 시나리오에 유용합니다.
정확도: 일반적으로 노드-표면 접촉에 비해 더 정확한 응력 및 압력 결과를 제공합니다.

더 읽어보세요: Abaqus에서 흔히 발생하는 오류 중 하나는 "“Abaqus 제로 피벗 오류“.

5. 일반 접촉과 표면 대 표면 접촉 중 어떤 것을 사용해야 합니까?

Abaqus에서 일반 접촉과 표면 간 접촉 중 어떤 것을 선택할지는 모델과 해석의 특정 요구 사항에 따라 달라집니다.

다음과 같은 경우 일반 연락처를 사용하세요.

이 모델은 다양한 표면과 복잡한 접촉 상호작용을 합니다.
광범위한 수동 설정 없이도 포괄적인 접촉 감지가 필요합니다.
시간 효율성과 연락 정의의 단순성이 우선순위입니다.
접촉 행동은 개별 쌍에 크게 국한되지 않습니다.

다음과 같은 경우 표면 간 접촉을 사용하십시오.

특정 상호작용에 대한 접촉 속성을 정확하게 제어하는 것이 필요합니다.
이 모델은 접촉 쌍이 비교적 적어서 수동 정의가 가능합니다.
특정 쌍의 경우 구체적인 접촉 행동을 미세하게 조정해야 합니다.
사용자는 연락처 상호작용을 명확하게 이해하고 이를 정확하게 정의할 수 있습니다.

결론적으로, 일반 접촉은 자동 감지 기능을 통해 설정 프로세스가 간소화되는 대규모 복잡한 모델에 이상적이며, 표면 간 접촉은 개별 접촉 상호 작용에 대한 세부적이고 정확한 제어가 필요한 경우에 더 적합합니다(Abaqus 일반 접촉 대 표면 간 접촉).

자, 더 자세히 설명하기 전에, Abaqus에서 접촉이 발생할 때, Hard contact 또는 Abaqus의 정상 동작에 대해 들어보셨을 겁니다. 다행히 이 글에서 모든 질문에 대한 답을 찾을 수 있습니다. 하드 콘택트 Abaqus란 무엇인가요? | Abaqus 정상 동작 정의

6. Abaqus General Contact란 무엇인가요?

분석 과정 전반에 걸쳐 다양한 접촉 유형(표면-표면, 모서리-표면 등)을 자동으로 감지하고 관리하는 강력하고 다재다능한 접근 방식입니다. 가능한 모든 접촉 쌍을 미리 정의할 필요가 없으므로 모델 설정이 간소화됩니다.

6.1. 장점 및 특징

자동 감지: 모델에서 지정된 모든 영역 간의 접촉 쌍을 자동으로 감지하고 정의하여 복잡한 상호 작용에 대한 설정을 간소화합니다.
사용 편의성: 광범위한 수동 접촉 쌍 정의의 필요성을 줄여 시간을 절약하고 잠재적 오류를 줄입니다.
포괄적인 보장: 수동으로 정의하기 어려운 복잡한 접촉 상호작용이 있는 모델에 적합합니다.
글로벌 애플리케이션: 전체 모델에 전역적으로 적용하여 접촉 상호작용이 누락되지 않도록 보장합니다.
강력한 알고리즘: 자체 접촉 및 대규모 변형 시나리오를 포함한 다양한 접촉 시나리오를 처리하기 위해 강력한 알고리즘을 사용합니다.
능률: 자동 접촉 감지 메커니즘을 활용하여 계산 효율성을 향상시킵니다.

6.2. Abaqus에서 일반 접촉을 적용하는 방법

모델 만들기: 평소처럼 부품을 만들고, 조립하고, 모델의 메시를 만듭니다.
연락처 정의:

상호작용 모듈로 이동합니다.
상호작용 만들기를 선택하세요.
상호작용 유형 목록에서 일반 연락처를 선택합니다.

연락처 도메인 지정:

일반 연락처 대화 상자에서 연락처 도메인(예: 모든 외부 면, 특정 영역)을 지정합니다.
마찰, 일반 동작, 접선 동작 등 접촉 속성에 대한 설정을 조정합니다.

그림 6: 일반 연락처 정의

메모: 사이에는 차이점이 있습니다 Abaqus Standard의 일반 연락처 그리고 Abaqus Explicit의 일반 연락처.

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7. 결론

이 블로그에서는 유한요소해석(FEA)에서 표면 상호작용을 시뮬레이션하는 데 필수적인 Abaqus 표면-표면 접촉과 Abaqus의 일반 접촉에 대해 설명했습니다. 표면 간 상호작용에 중점을 두고 Abaqus의 표면-표면 접촉과 접촉 쌍 및 속성을 지정하는 방법을 설명했습니다. 또한 노드 관통과 같은 문제를 방지하기 위한 표면 접촉 조정 방법을 다루며 다양한 조정 옵션을 설명했습니다. 또한 정확한 접촉 동작을 보장하기 위한 마스터 및 슬레이브 표면 선택 규칙도 다뤘습니다. 복잡한 모델에 적합한 접촉 상호작용의 자동 감지 및 관리 기능을 강조하는 일반 접촉을 소개했습니다. 마지막으로, 일반 접촉과 표면-표면 접촉을 비교하여 모델 요구 사항 및 해석 요구 사항에 따라 적절한 사용 지침을 제공했습니다.

좋은 소식이에요: Abaqus 연락처에 대해 자세히 알아보고 Abaqus의 다른 모듈에 대한 세부 정보를 알 수 있거나 Abaqus를 계속 학습하고 있는 경우 가입하는 것이 좋습니다. Abaqus 과정.

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응력 특이점

Abaqus에서 리벳과 구멍 사이의 상호 작용을 정의할 때(이전에는 두 구멍 사이의 접촉이 타이 접촉으로 정의되어 있었습니다), 응력-특이점 문제가 발생했고, 요소 수가 증가함에 따라 최대 폰 미제스 응력도 증가했습니다. 구멍 모서리 필렛을 포함한 여러 번의 시도에도 불구하고 이 문제가 해결되지 않았습니다. 게다가 타이 접촉을 페널티 접촉으로 변경했을 때 모델이 수렴하지 않았습니다. 이 문제를 해결할 방법이 있을까요?

수렴 문제를 방지하려면 명시적 솔버를 사용할 수 있습니다. 표준 솔버와 명시적 솔버에 대해 더 자세히 알아보려면 다음 링크를 참조하세요.

ABAQUS Standard와 ABAQUS Explicit의 차이점

이 두 부분(구멍과 리벳)을 수정해야 하는 경우 타이 제약 조건을 사용합니다. 그렇지 않은 경우 표면 간 접촉과 같이 모델에 따라 달라지는 다른 상호 작용을 선택합니다.

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Author

앨빈 몰버그

Alvin Molberg is a distinguished expert in Mechanical Engineering and a pivotal figure at CAE Assistant, where he serves as the Training Manager. With advanced degrees from the University of Michigan and New Mexico State University, Alvin specializes in complex fields including composite materials, aerospace engineering, and additive manufacturing. His deep proficiency in Abaqus and finite element analysis allows him to master advanced subroutines for specialized industrial applications. Dedicated to bridging the gap between theory and simulation, he develops comprehensive training packages that empower engineers worldwide to resolve complex technical hurdles and optimize high-performance materials in modern aerospace and research sectors.

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