아바쿠스 메시, 상향식 메시, 하향식 메시 및 Abaqus 구조 메시 Abaqus에서 메싱할 때 흔히 듣는 단어들입니다. 차이점은 무엇일까요? 정확한 차이점은 무엇일까요? 어떤 차이점을 사용해야 할까요? 아무도 정확한 답을 알지 못할 수도 있습니다. Abaqus에서 사용할 수 있는 기법은 무엇일까요?
핵심 측면 중 하나 유한요소법 (FEM)은 메싱의 개념입니다. 여기에는 다음이 포함됩니다. 복잡한 도메인을 더 작고 간단한 요소로 나누는 것. 이러한 요소들은 서로 연결되어 메시를 형성하는데, 이는 문제의 지배 방정식을 푸는 기초가 됩니다.
이 기사에서는 또한 메싱 기본 사항 모델에서 효율적인 메시를 생성하려면 Abaqus 메시 모듈 기능과 다음 사항을 알아야 합니다. Abaqus 메싱 기술 사용할 수 있습니다. 이 글에서는 Abaqus를 사용하여 FEM 해석을 수행할 때 메싱 프로세스에 대한 더 나은 통찰력을 제공하고자 합니다.
메싱을 배우고 Abaqus에서 처음부터 메싱 기술: 바텀업 메시, 적응형 메시, 탑다운 메시, 등.![]() |
정밀한 그리고 완전한 통제 어떻게에 대해 메시와 메시 노드 이동 시뮬레이션 중에 변화하는 기하학적 형태에 적응합니다.![]() |
1. Abaqus의 메시란 무엇인가요? | Abaqus 메시
부정확한 메싱은 결과에 오류를 초래할 수 있으며, 이는 시간, 노력, 그리고 자원 측면에서 막대한 손실을 초래할 수 있습니다. 반면, 적절한 메싱 기법은 결과의 정확도를 크게 향상시키고 오류 발생 위험을 줄일 수 있습니다. 이 소개를 바탕으로 Abaqus 메시 정의에 대한 논의를 시작해 보겠습니다.
Abaqus에서 메싱을 마스터하세요! 이 튜토리얼은 메싱 기법을 심도 있게 다루며 기본 개념부터 고급 도구까지 안내합니다. 유한 요소 해석을 위한 정확하고 신뢰할 수 있는 메시를 생성하는 방법을 배우고, 궁극적으로 Abaqus 활용 능력을 한 단계 높여 보세요.
- 유한 요소에서 메시의 정의는 무엇입니까?
- 다양한 기하구조에 대한 다양한 메시 유형은 무엇입니까?
- 적절한 메시 크기는 무엇입니까?
- Abaqus의 메시 모듈
- 고급 메싱 기술
- 메시 편집 도구 모음
- 메시 확인
1.1. FEM에서의 메시 정의
유한요소법(FEM)에서 메시(mesh)는 연속적인 도메인을 요소(element)라고 하는 더 작고 유한한 하위 도메인으로 나누는 것을 의미합니다. 이러한 요소는 기하학적으로 단순하며 노드(node) 또는 정점(vertex)을 통해 서로 연결됩니다. 도메인을 요소로 나누는 과정을 메시(meshing)라고 하며, 유한요소법의 정확도와 효율성에 중요한 역할을 합니다.
이 그림은 Abaqus에서 다양한 기법과 방법을 사용하여 부품에 메시를 생성하는 방법을 보여줍니다. 하지만 중요한 질문은, 제 시뮬레이션에 어떤 기법을 사용해야 할까요? 아주 좋은 질문이죠? 좀 더 간단한 질문은 어떨까요? 이러한 기법들을 사용하여 이렇게 깔끔한 메시를 생성하는 방법은 무엇일까요? 이 예제와 더 자세한 내용은 "“Abaqus에서 메싱을 위한 다양한 기술” 튜토리얼.
1.3. 메시 수렴 | Abaqus를 이용한 메시 민감도 분석
Abaqus 시뮬레이션 결과가 허용 가능한지 확인하려면 충분히 정제된 메시를 사용하는 것이 중요합니다.Abaqus를 이용한 메시 민감도 분석) 왜냐하면:
- FEA의 솔루션은 메시 크기와 요소 유형에 따라 크게 달라집니다.
- 거친 메시는 부정확한 결과를 초래할 수 있습니다. 메시가 세분화됨에 따라 시뮬레이션을 실행하는 데 필요한 컴퓨터 리소스도 증가합니다.
일반적으로 모델에서 제공하는 수치 해는 메시 밀도를 증가시킬수록 고유한 값으로 수렴하는 경향이 있습니다. 메시를 더 미세하게 조정해도 해의 변화가 미미할 때 메시가 "수렴"되었다고 합니다.
그림 1에 표시된 연결 러그는 네 가지 다른 메시 밀도를 사용하여 메시 수렴 연구의 예로 분석되었습니다. 표 1에 기반한 성긴 메시는 구멍 바닥에서 부정확한 변위를 예측하지만, 일반, 미세, 그리고 매우 미세한 메시는 모두 유사한 결과를 예측합니다. 따라서 일반 메시는 변위 측면에서 수렴합니다.
1.2. 시뮬레이션 결과에 대한 메시의 영향
Abaqus 소프트웨어에서 메싱의 주요 역할 중 하나는 사용자 정의 경계 조건이 올바르게 적용되는지 확인하는 것입니다. 이러한 경계 조건은 주어진 구속조건 하에서 물리적 시스템의 거동을 결정합니다. 경계 조건 적용에 오류가 발생하면 잘못된 해석으로 이어질 수 있습니다. 잘 메싱된 모델은 시뮬레이션에서 경계 조건이 적절하게 표현되도록 하여 신뢰할 수 있는 결과를 제공합니다.
메싱은 복잡한 기하 구조를 처리하는 데에도 중요한 역할을 합니다. 실제 구조물은 복잡하고 불규칙한 모양으로 인해 정확하게 모델링하기 어려운 경우가 많습니다. 메싱은 도메인을 더 작은 요소로 나눔으로써 이러한 복잡한 기하 구조를 근사화하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 물리적 시스템을 더욱 정확하게 표현할 수 있습니다.
Abaqus 소프트웨어에서 메싱의 또 다른 중요한 측면은 계산 시간에 미치는 영향입니다. 잘 메싱된 모델은 결과의 정확도를 향상시킬 뿐만 아니라 계산 시간도 단축합니다. 적절한 크기와 모양을 가진 요소들이 물리적 시스템의 거동을 더 잘 표현할 수 있기 때문에 시뮬레이션에 필요한 요소와 노드 수를 줄일 수 있습니다. 결과적으로 시뮬레이션 시간이 단축되어 전체 분석의 효율성이 향상됩니다.
그림 1: 연결 러그의 다양한 메시 크기
표 1: 다양한 메시 크기에 대한 시뮬레이션 결과
| 망사 | 구멍 바닥의 변위 | 구멍 바닥의 응력 | 상대 CPU 시간 |
| 조잡한 | 2.01E–4 | 180.E6 | 0.26 |
| 정상 | 3.13E–4 | 311.E6 | 1.0 |
| 괜찮은 | 3.14E–4 | 332.E6 | 2.7 |
| 매우 훌륭합니다 | 3.15E–4 | 345.E6 | 22.5 |
2. Abaqus Mesh 모듈
Mesh 모듈에는 Abaqus/CAE에서 생성된 부품 및 어셈블리에 대한 메시를 생성할 수 있는 도구가 포함되어 있습니다. 또한, Abaqus Mesh 모듈에는 기존 메시를 검증하는 함수도 포함되어 있습니다.
2.1. Abaqus 메시 모듈 기능
Abaqus Mesh 모듈은 다음과 같은 기능을 제공합니다.
- 메시 밀도 처방: Mesh 모듈은 로컬 및 글로벌 수준에서 메시 밀도를 규정하는 도구를 제공합니다.
- 모델 색상 표시기: 이 기능은 모델의 각 영역에 할당된 메싱 기술을 나타냅니다.
- 다양한 메시 컨트롤: 메시 모듈은 모델에 대해 생성한 메시를 제어하기 위한 다양한 옵션을 제공합니다.
- 요소 모양
- 메싱 기술
- 메싱 알고리즘
- 적응형 리메싱 규칙
- 요소 유형 지정: 메시 요소에 Abaqus/Standard 및 Abaqus/Explicit 요소 유형을 할당하는 도구입니다.
- 메시 품질 확인: Abaqus는 메시 모듈에서 일련의 도구를 제공하며, 이를 통해 메시의 품질을 검증하고 메시의 노드와 요소에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.
- 메시를 세분화하고 개선합니다. Abaqus는 필요한 모든 곳에서 메시 품질을 개선하고 다듬을 수 있는 몇 가지 도구를 제공합니다.
그림 2: Abaqus의 메시 모듈 기능
2.2. Abaqus 메시 모듈 툴박스
모든 Mesh 모듈 도구는 메인 메뉴 막대나 도구 상자를 통해 사용할 수 있습니다. Mesh 모듈 도구 상자에 있는 모든 도구와 숨겨진 아이콘은 다음과 같습니다.
그림 3: Abaqus의 메시 모듈 툴박스
2.3. Abaqus 메싱 색상 코딩
메시 기본 색상 매핑이 선택되면 Abaqus/CAE는 현재 영역에 할당된 메시 처리 기술(있는 경우)을 나타내기 위해 다양한 색상을 사용합니다.
그림 4: 메시 모듈 색상 코딩
그림 4의 색상 목록은 다음과 같습니다.
- 주황색: 육각형/쐐기와 결합 불가능
- 로즈: 자유롭게 메쉬 가능
- 밝은 녹색: 구조화된 메시 가능
- 노란색: 스윕 메시 가능
- 밝은 주황색: 하향식 메시 가능
- 아쿠아: 네이티브 메시
- 녹색: 고아 메시
- 흰색: 독립적인 인스턴스와 함께 제공
3. Abaqus Mesh 용어
이 섹션에서는 Mesh 모듈을 효과적으로 사용하기 위해 알아야 할 용어와 개념에 대한 간략한 설명을 제공합니다. 사용 가능한 기능들을 간략하게 살펴보고, 각 기능이 메시 생성 과정에서 어떤 역할을 하는지 설명합니다.
3.1. 메싱 프로세스
허용 가능한 메시를 만들려면 다음 프로세스를 사용합니다.
- 메시 속성 지정 및 메시 컨트롤 설정
메시 모듈은 메시 밀도, 요소 모양, 요소 유형 등 다양한 메시 특성을 지정할 수 있는 다양한 도구를 제공합니다.
- 메시 생성
메시 모듈은 다양한 기법을 사용하여 메시를 생성합니다. 다양한 메시 기법을 통해 메시를 더욱 세부적으로 제어할 수 있습니다.
- 메시를 세분화하다
메시 모듈은 메시를 세부적으로 조정할 수 있는 다양한 도구를 제공합니다.
시딩 도구를 사용하면 선택한 영역의 메시 밀도를 조정할 수 있습니다.
파티션 툴셋을 사용하면 복잡한 모델을 더 간단한 하위 지역으로 분할할 수 있습니다.
가상 토폴로지 툴셋을 사용하면 작은 면과 모서리를 인접한 면과 모서리와 결합하여 모델을 단순화할 수 있습니다.
메시 편집 툴셋을 사용하면 메시를 미세하게 조정할 수 있습니다.
- 메시 최적화
모델의 각 영역에 메시 재구축 규칙을 할당할 수 있습니다. 메시 재구축 규칙을 사용하면 분석 결과를 기반으로 메시를 연속적으로 미세 조정할 수 있습니다.
- 메시를 확인하세요
검증 도구는 메시에 사용된 요소의 품질에 대한 정보를 제공합니다.
메시 생성 과정 단계는 그림 5에 표시되어 있습니다.
그림 5: Abaqus의 메싱 프로세스 단계
또 복잡한 모델이라니? 어서! 이렇게 메시를 만드는 법을 정말 알아야겠어. 인내심을 갖고 눈을 좀 쉬게 한 후 나머지 글을 읽어 봐. 어서, 할 수 있어. 아니면 전체 비디오 튜토리얼에서 이 부분들을 볼 수도 있어.“Abaqus에서 메싱을 위한 다양한 기술“
모델의 뷰를 특정 위치로 매번 조정하는 데 어려움을 겪고 계신가요? 걱정하지 마세요! 이 블로그를 읽고 문제를 해결해 보세요.
4. Abaqus 메시 형상
문제는 해 공간의 관점에서 1차원, 2차원, 3차원의 세 그룹으로 나눌 수 있습니다. 각 그룹에는 여러 개의 메시 기하 구조가 도입됩니다. 1차원에는 선 요소를, 2차원에는 삼각형 또는 사각형 요소를 사용합니다. 3차원에서는 사면체, 삼각기둥 또는 육면체 요소를 선택할 수 있습니다. 그림 6에서 모든 요소를 한눈에 볼 수 있습니다.
그림 6: 다양한 솔루션 공간에 대한 메시 기하학
5. 메시 구성 방법: 상향식 메시 대 하향식 메시
Abaqus/CAE에는 두 가지 메싱 방법론이 있습니다.
- 위에서 아래로의 메시.
- 바텀업 메시.
하향식 메싱은 부품의 기하 구조를 기반으로 메시의 외부 경계를 정의합니다. 하향식 메싱 기법을 사용하면 사용 가능한 모든 요소 유형을 사용하여 1차원, 2차원 또는 3차원 기하 구조를 메싱할 수 있습니다. 하향식 메시는 기하 구조와 일치하며, 이러한 기하 구조와의 엄격한 일치로 인해 하향식 메싱은 주로 자동화된 프로세스이지만, 복잡한 형상을 가진 영역에서는 고품질 메시를 생성하기 어려울 수 있습니다. Abaqus/CAE가 고품질 메시 생성에 사용할 수 있는 기본 형상을 인식할 수 있도록 복잡한 기하 구조를 단순화하거나 분할해야 할 수도 있습니다.
상향식 메싱은 파트 지오메트리를 메시의 외부 경계에 대한 지침으로 사용하지만, 메시가 지오메트리에 맞춰질 필요는 없습니다. 이러한 제한을 제거하면 메시를 더욱 효과적으로 제어할 수 있으며 육면체 또는 육면체 중심 메시를 생성할 수 있습니다.
5.1. 상향식 메시 또는 하향식 메시: 어느 것이 모델에 더 적합합니까?
상향식 메싱 기법을 사용하면 모든 육면체 요소 또는 거의 모든 육면체 요소를 사용하여 솔리드 3차원 지오메트리만 메싱할 수 있습니다. 이 기법은 메시를 가장 효율적으로 제어할 수 있도록 해줍니다. 하지만, 결과 메시가 지오메트리와 적합한 근사치인지 여부도 고려해야 합니다.
하중과 경계 조건은 지오메트리에 적용됩니다. 따라서 상향식 메시에서 적용되는 영역에서 메시가 지오메트리와 올바르게 연관되어 있는지 확인해야 합니다. 메시와 지오메트리를 적절히 연관시키면 해석 중에 메시에 올바르게 반영됩니다. 상향식 메시 부품의 예는 그림 7을 참조하십시오.
그림 7: 하향식 메시 파트의 예
그림 7에서 볼 수 있듯이, Abaqus/CAE는 영역 지오메트리 색상(연한 황갈색)과 메시 색상(연한 파란색)을 혼합하여 상향식 메시 영역을 표시하여 지오메트리와 메시가 연관되지 않을 수 있음을 강조합니다. 지오메트리와 메시를 모두 표시하면 메시-지오메트리 연관성을 확인하고 편집할 수 있습니다.
하향식 메싱은 시간이 많이 걸리는 수동 프로세스이므로 상향식 방법으로 만족스러운 메시를 생성하지 못할 때만 이 방법을 사용하는 것이 좋습니다.
6. 다양한 Abaqus 메싱 기술
모델에 사용할 방법론을 결정한 후에는 모델 요소에 할당할 메시 생성 기법, 요소 형태, 그리고 기타 속성을 선택합니다. 아래 그림에서 이러한 옵션 중 일부를 확인할 수 있으며, 메시 모듈 도구 상자(Abaqus 메시 생성 기법)의 "메시 제어 할당"(그림 8 참조)에서 사용할 수 있습니다.
하향식 방법론에는 자유(Free), 구조화(Structured), 스윕(Sweep) 기법이 있습니다. 이러한 기법과 그 형상 요구 사항은 명확하게 정의되어 있으며, 부품에 적용되는 하중과 경계 조건은 결과 메시와 자동으로 연관됩니다. 모델에 이러한 하향식 메시 기법을 혼합하여 사용할 수 있으며, 이를 "다중" 메시 기법이라고 합니다.
하향식 기법을 선택하는 경우 메시 모듈 도구 상자에서 "하향식 메시 만들기"를 사용하여 그림 9에 표시된 다양한 방법을 통해 모델의 메시를 수동으로 만들어야 합니다.
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그림 8: Abaqus 메시 모듈의 메시 제어
그림 9: Abaqus 메시 모듈에서 하향식 메시 생성
6.1. Abaqus 자유 메시
자유 메시는 미리 설정된 메시 패턴을 사용하지 않습니다. 메시를 생성하기 전에 자유 메시 패턴을 예측하는 것은 불가능합니다. 자유 메시는 비정형 메시이기 때문에 정형 메시보다 더 유연합니다. 자유 메시 기법으로 메시를 생성하는 영역의 토폴로지는 매우 복잡할 수 있습니다.
이 기법을 사용하면 2차원 영역에 대해 Tri, Quad 또는 Quad-dominated 요소 모양 옵션을 사용하여 영역을 메시할 수 있습니다. 3차원 영역에는 Tet 요소 모양 옵션을 사용할 수 있습니다.
그림 10: 자유 메싱을 위한 요소 모양
6.2. Abaqus 구조 메시
구조적 메시 생성 기법은 미리 정의된 간단한 메시 토폴로지를 사용하여 구조적 메시를 생성합니다. Abaqus/CAE는 정사각형이나 정육면체와 같이 규칙적인 모양의 영역의 메시를 메시를 생성할 영역의 기하 구조로 변환합니다. 일반적으로 구조적 메시 생성은 Abaqus에서 생성되는 메시에 대한 가장 큰 제어력을 제공합니다.
그림 11은 삼각형, 사각형, 오각형에 대한 간단한 2차원 메시 패턴이 더 복잡한 모양에 어떻게 적용되는지 보여줍니다.
그림 11: 복잡한 형상에 적용하기 위한 간단한 2D 메시 패턴 변환
그림 12는 3D에서 구조화된 메시 기법을 사용하여 메시를 생성할 수 있는 영역을 보여줍니다. 구조화된 기법을 사용하여 더 복잡한 영역을 메시하려면 수동 분할이 필요할 수 있습니다. 복잡한 영역을 분할하지 않으면 사면체 요소를 사용한 자유 메시 기법만 메시 생성 옵션이 될 수 있습니다.
그림 12: 구조화된 메시 기술을 사용하여 메시를 생성할 수 있는 3D 영역
6.3. Abaqus 스윕 메시
Abaqus/CAE는 복잡한 솔리드 및 표면 영역을 메시하기 위해 스윕 메시(swept meshing)를 사용합니다. 스윕 메시 기술은 두 단계로 구성됩니다.
- Abaqus는 소스 측이라고 하는 영역의 한 쪽에 메시를 만듭니다.
- Abaqus는 대상 면이라고 하는 최종 면에 도달할 때까지 한 번에 한 요소 레이어씩 해당 메시의 노드를 복사합니다.
소스 면과 타겟 면을 연결하는 면을 연결 면이라고 합니다. Abaqus는 모서리를 따라 노드를 복사하며, 이 모서리를 스윕 경로라고 합니다. 스윕 경로는 직선 모서리, 원형 모서리 또는 스플라인 등 모든 유형의 모서리가 될 수 있습니다. 스윕 경로가 직선 모서리 또는 스플라인인 경우, 생성되는 메시는 돌출 스윕 메시라고 합니다. 스윕 경로가 원형 모서리인 경우, 생성되는 메시는 회전 스윕 메시라고 합니다.
그림 13: 압출 및 회전 스윕 메시
예를 들어, 그림 14는 돌출된 스윕 메시를 보여줍니다. 이 모델을 메시하기 위해 Abaqus/CAE는 먼저 모델의 소스 측에 2차원 메시를 생성합니다. 다음으로, 2차원 메시의 각 노드를 대상 측에 도달할 때까지 직선 모서리를 따라 모든 레이어에 복사합니다.
그림 14: 압출된 솔리드에 대한 스윕 메시 기술
영역을 여러 방향으로 스윕할 수 있는 경우, Abaqus/CAE는 소스 측으로 선택할 수 있는 면에 매우 다른 2차원 메시를 생성할 수 있습니다. 결과적으로, 스윕 경로의 방향은 생성된 3차원 스윕 메시의 균일성에 영향을 미칠 수 있습니다.
그림 15: 스윕 경로가 결과 스윕 메시에 미치는 영향
6.4. Abaqus Bottom-up 메시
하향식 기법을 사용하여 메시를 생성할 수 있는 영역을 포함하여 모든 솔리드 영역과 연관된 지오메트리가 없는 메시에 상향식 메시를 적용할 수 있습니다. Abaqus에서 상향식 메시를 생성한 후에는 해당 메시가 해석에 적합한지 평가하고, 지오메트리가 있는 경우 메시가 해당 지오메트리와 올바르게 연관되어 있는지 확인해야 합니다.
하향식 메싱 기술의 각 응용 프로그램은 다음 4단계로 구성됩니다.
1. Abaqus/CAE에서 메시를 생성할 도메인을 선택합니다. 3차원 기하 영역 또는 고아 요소 중 하나를 선택할 수 있습니다.
2. Abaqus/CAE에서 메시를 생성하는 데 사용할 방법을 선택합니다. 다음 방법 중에서 선택할 수 있습니다.
- 스위프
- 압출
- 회전하다
- 오프셋(고아 요소 선택에만 사용 가능)
3. Abaqus/CAE가 3차원 영역을 채우기 위해 쓸기, 밀어내기 또는 회전할 2차원 메시를 생성하는 데 사용할 소스 면이라고 하는 면을 선택합니다.
4. 나머지 매개변수를 선택하여 상향식 메시 정의를 완료합니다. 예를 들어, 스윕 방식을 선택한 경우, 연결 면과 대상 면을 선택할 수 있습니다.
이러한 4가지 단계는 그림 16의 Abaqus "바텀업 메시 생성" 창에 표시되어 있습니다.
그림 16: 하향식 메시 생성 단계
다양한 메싱 기술에 익숙해진 후, 메싱 절차에서 알아야 할 몇 가지 용어에 대해 다시 살펴보겠습니다.
6.5. 호환 메시
호환성이란 인접한 부품 인스턴스의 메시의 요소 면이나 요소 모서리가 동일한 노드를 공유하고 공통 인터페이스에서 동일한 토폴로지를 갖는다는 것을 의미합니다.
두 개 이상의 인스턴스 간에 메시 호환성이 필요한 경우 다음 중 하나를 수행할 수 있습니다.
- 여러 인스턴스가 필요하지 않도록 모든 본체를 포함하는 단일 부품을 만듭니다.
- 어셈블리 모듈에서 파트 인스턴스를 조립하고 병합/잘라내기 도구를 사용하여 인스턴스를 단일 인스턴스로 병합합니다. 개별 파트 인스턴스의 개념을 유지해야 하는 경우, 병합된 인스턴스의 공통 인터페이스에 파티션을 생성할 수 있습니다.
- 별도의 부품을 사용해야 하는 경우, 메시 호환성 문제를 피하기 위해 타이드 접점을 사용할 수 있습니다. 단, 이는 진정한 호환성이 아니며 솔루션의 정확도가 떨어질 수 있다는 점에 유의하세요.
7. Abaqus Adaptive mesh란 무엇인가요?
비선형 시뮬레이션은 종종 급격한 변화와 함께 구조물의 큰 변형이나 재료의 상당한 손실이 발생하는 경우가 많습니다. 이는 정적 메시에 큰 영향을 미쳐 요소가 심각하게 왜곡되고 결과에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 바로 이 때 Abaqus 적응형 메시가 해결책이 될 수 있습니다.
실시간으로 조정되는 메시를 상상해 보세요. Abaqus 적응형 메시는 해석 과정 전반에 걸쳐 메시를 자동으로 미세 조정하는 강력한 도구입니다. 마치 천의 주름을 끊임없이 펴는 것과 같습니다. 좋은 메시 품질을 유지하여 결과의 정확성을 보장합니다.
- 모든 1차, 축소적분 연속체 요소에 적응형 메싱을 사용할 수 있습니다.
- 두 가지 주요 작업으로 구성됩니다. 새로운 메시를 생성하고 대류를 통해 이전 메시의 솔루션 변수를 새로운 메시로 다시 매핑합니다.
- 새로운 메시 생성은 지정된 주파수에서 발생합니다.
- 초기 그라데이션을 유지하면서 메시를 부드럽게 하기 위해 노드를 반복적으로 이동합니다.
적응형 메싱은 ABAQUS/Explicit에서만 사용할 수 있다는 점을 기억하세요.
7.1. 적응형 메싱 애플리케이션
적응형 메싱은 다양한 응용 분야에서 유용합니다.
- 과도 해석: 동적 충격, 침투, 슬로싱, 단조
- 정상 상태 공정: 압출, 압연
- 조합: 정상 상태 프로세스의 과도 단계 분석
7.2. 적응형 메싱의 기본
- ABAQUS/Explicit의 적응형 메싱은 임의의 라그랑주-오일러(ALE) 방법을 사용합니다.
- 규칙적인 간격으로 메시를 부드럽게 하면 요소의 왜곡이 줄어들고 요소의 종횡비가 양호하게 유지됩니다.
- 메시 토폴로지는 변경되지 않으며, 요소와 노드의 수와 연결성도 변경되지 않습니다.
- 라그랑주(일시적) 문제와 오일러(정상 상태) 문제 모두에 적합합니다.
7.3. 임의의 라그랑주-오일러(ALE) 방법
- 라그랑지안: 노드는 물질적 점과 함께 움직이므로 자유 표면과 경계 조건을 쉽게 추적할 수 있지만, 높은 변형률 기울기로 인해 메시가 왜곡됩니다.
- 오일러: 물질이 메시를 통해 흐르는 동안 노드는 고정된 상태로 유지되어 메시 왜곡을 방지하지만 자유 표면 추적을 복잡하게 만듭니다.
- ALE: 메시 동작은 필요한 경우에만 재료 동작으로 제한되며, 그렇지 않은 경우에는 독립적인 동작이 허용됩니다.
그림 17: 다양한 방법을 사용한 메시 및 재료의 동작
8. 실제 적응형 메싱: 축대칭 단조 문제의 ALE 시뮬레이션
이제 Abaqus Adaptive Meshing 기능을 이해하기 위한 예를 들어 보겠습니다.
적응형 메싱 기능을 사용하면 단조 공정 전체에 걸쳐 고품질 메시를 유지할 수 있습니다.
그림 18과 같은 단조 공정을 생각해 보세요. 적응형 메싱이 없다면 결과는 그림 19(a)와 같을 것입니다. 하지만 적응형 메싱 기능을 사용하면 결과는 그림 19(b)와 같습니다.
그림 20에서 자유 경계를 따라 있는 노드들은 표면에 수직인 재료와 함께 움직이며, 접선 방향으로 위치가 조정됩니다. 또한, 내부 노드들은 모든 방향으로 적응적으로 조정됩니다.
그림 18: 단조 공정
그림 19: 라그랑지안 및 ALE 방법
그림 20: 자유 경계 및 내부 노드
이러한 단조 시뮬레이션과 같은 과도(라그랑주 유형) 문제에서는 적응형 메싱 기능을 호출하는 데 최소한의 추가 입력이 필요합니다(그림 21).
그림 21: 적응형 메싱 설정
9. 네이티브 및 오펀 Abaqus 메시
Abaqus/CAE에서 기하학적 부분에 대해 생성된 메시는 부모 기하학과의 연결을 유지하는데, 이를 네이티브 메시라고 합니다.
기존 메시는 다음에서 가져올 수 있습니다.
- Abaqus 입력(.inp) 파일
- Abaqus 출력 데이터베이스(.odb) 파일
- Nastran 대량 데이터(.bdf) 파일
- ANSYS 입력(.cdb) 파일
- STL 파일(플러그인을 통해)
가져온 메시는 연관된 부모 지오메트리가 없기 때문에 고아 메시라고 합니다. 메시를 생성한 파트 인스턴스를 선택하여 Abaqus 메시 파트를 생성할 수도 있습니다. Abaqus 메시 파트는 피처 정보를 포함하지 않으며 노드, 요소, 표면 및 세트의 집합으로 정의됩니다.
Abaqus 메시 부품을 생성할 때 원본 부품 또는 부품 인스턴스에서 세트, 표면 및 단면 할당이 복사되므로 원본 부품에 적용된 하중과 상호 작용이 Abaqus 메시 부품에도 적용됩니다. 메시 부품에 기하 형상을 추가하고 메시 편집 도구를 사용하여 노드와 요소를 수정할 수 있습니다.
10. Abaqus 고아 메시를 지오메트리로 변환하는 방법은 무엇입니까?
Abaqus 고아 메시를 지오메트리로 변환하려면 먼저 ODB(출력 데이터베이스) 파일에서 파트를 가져와야 합니다. 이 ODB 파일은 고아 메시로 모델을 해석한 이전 시뮬레이션에서 가져올 수 있습니다. Abaqus에서 "파일" > "데이터베이스에서 가져오기"로 이동하여 드롭다운 메뉴에서 ODB를 선택하고 원하는 ODB 파일을 선택한 후 "계속"을 클릭합니다.
그림 22: ODB에서 부품 가져오기
ODB 파일에서 파트를 가져온 후, 이제 Python 명령을 사용하여 고아 메시를 일반 파트로 변경합니다. 이 명령을 사용하면 프로세스를 자동화하고 모델 작업을 더 쉽게 수행할 수 있습니다. 파트 모듈에서 파일 > 가져오기 > 파트로 이동하여 ODB 파일에서 가져온 파트를 선택합니다. 이름 필드에 파트의 새 이름(예: "blank")을 지정합니다. 이렇게 하면 모든 피처와 경계 조건이 포함된 "blank"라는 이름의 새 파트가 생성됩니다.
다음으로, Python 명령어를 사용하여 이 빈 부분을 고아 메시에서 2D 일반 부분으로 변환합니다. Abaqus 명령줄 인터페이스에서 "Blank = mdb.models['Model-1'].parts['BLANK']"를 입력하고 Enter 키를 누릅니다. 이렇게 하면 빈 부분이 "Blank"라는 변수에 할당됩니다.
그림 23: 고아 메시
다음 명령에서는 "Part2DGeomFrom2DMesh" 함수를 사용합니다. 이 함수는 이름, 파트, 피처 각도라는 세 가지 인수를 받습니다. "이름" 인수에는 새 일반 파트의 이름을 입력합니다(예: "BlankfromMesh").
"part" 인수에는 이전 명령에서 정의한 변수 이름인 "Blank"를 입력합니다. 마지막으로 "feature angle" 인수에는 최종 파트의 매끄러움을 제어하는 값을 입력합니다. 값이 0이면 매우 매끈한 파트를 의미하고, 값이 높을수록 가장자리가 더 고르지 않게 됩니다.
이 명령을 실행하면 모델 데이터베이스에 "BlankfromMesh"라는 이름의 새로운 2D 일반 파트가 생성됩니다. 이 새 파트는 이전 빈 파트의 모든 피처와 경계 조건을 고아 메시와 함께 이전 상태로 유지합니다.
그림 24: 실수부
더 많은 정보가 필요하면 이 영상을 시청하세요: https://www.youtube.com/watch?v=zF8Z9J1t50E
11. 메시 확인
메시 작업이 완료되면 Abaqus/CAE는 메시에서 잘못된 요소를 강조 표시합니다. Abaqus는 또한 메시 모듈에서 Abaqus 메시의 품질을 확인하고 메시의 노드와 요소에 대한 정보를 얻을 수 있는 도구 세트를 제공합니다. 이러한 도구를 사용하여 메시 품질이 낮은 영역을 분리하고 메시를 미세 조정해야 할 경우 도움을 받을 수 있습니다.
분석 검사를 사용하여 메시의 요소가 Abaqus/Standard 또는 Abaqus/Explicit의 입력 파일 프로세서에 포함된 요소 품질 검사를 통과하는지 확인할 수 있습니다. Abaqus는 메시 품질 검사에 실패한 요소를 강조 표시하고, 테스트된 요소 수와 오류 및 경고 수를 메시지 영역에 표시합니다.
11.1. 형상 측정
모양 메트릭을 사용하면 다음 선택 기준 중 하나를 충족하지 않는 선택한 모양의 요소를 강조 표시할 수 있습니다.
- 형상 인자:
Abaqus는 지정된 값보다 작은 정규화된 형상 계수를 갖는 요소를 강조 표시합니다. 형상 계수 기준은 삼각형 및 사면체 요소에만 사용할 수 있습니다. 형상 계수는 0에서 1까지의 값을 가지며, 1은 최적의 요소 형상을, 0은 변형된 요소를 나타냅니다.
삼각형 요소의 경우 정규화된 형상 계수는 다음과 같이 정의됩니다.
최적 요소 면적은 요소와 같은 외접 반지름을 갖는 정삼각형의 면적입니다. (외접 반지름은 삼각형의 세 꼭짓점을 지나는 원의 반지름입니다.).
사면체 요소의 경우 정규화된 형상 계수는 다음과 같이 정의됩니다.
최적의 요소 부피는 요소와 같은 외접 반지름을 갖는 정삼면체의 부피입니다. (외접 반지름은 사면체의 네 꼭짓점을 지나는 구의 반지름입니다.).
- 작은 얼굴 모서리 각도:
Abaqus는 두 모서리가 지정된 각도보다 작은 각도로 만나는 면을 포함하는 요소를 강조 표시합니다.
- 큰 얼굴 모서리 각도:
Abaqus는 두 모서리가 지정된 각도보다 큰 각도로 만나는 면을 포함하는 요소를 강조 표시합니다.
- 종횡비:
Abaqus는 지정된 값보다 큰 종횡비를 가진 요소를 강조 표시합니다. 종횡비는 요소의 가장 긴 변과 가장 짧은 변의 비율입니다.
11.2. 크기 측정 기준
다음 선택 기준 중 하나를 충족하지 않는 요소를 강조 표시하려면 크기 측정 항목을 사용할 수 있습니다.
- 기하학적 편차 계수:
이 계수는 요소 모서리가 원래 지오메트리에서 얼마나 벗어나는지 나타내는 척도이며, Abaqus는 요소 모서리와 부모 지오메트리 면 또는 모서리 사이의 최대 간격을 요소 모서리의 길이로 나누어 이 값을 계산합니다. 기본적으로 Abaqus는 지오메트리 편차 계수가 0.2보다 큰 요소를 강조 표시합니다. Abaqus는 네이티브 메시의 요소에 대해서만 지오메트리 편차 계수를 계산합니다.
그림 25: 기하학적 편차 계수 계산
- 짧은 모서리
Abaqus는 지정된 값보다 짧은 모서리를 가진 요소를 강조 표시합니다.
- 긴 모서리
Abaqus는 지정된 값보다 긴 모서리를 가진 요소를 강조 표시합니다.
- 안정적인 시간 증가
Abaqus는 계산된 안정 시간 증분이 지정된 값보다 작은 요소를 강조 표시합니다. 안정 시간 증분 계산에는 적절한 재료 정의 및 단면 할당이 필요하며, Abaqus/Explicit 해석에만 적용됩니다.
- 음향 요소에 허용되는 최대 주파수
Abaqus는 지정된 주파수 값 이상에서 Abaqus/Standard의 모달 또는 정상 상태 동적 해석에 유효하지 않을 수 있는 유한 음향 요소를 강조 표시합니다. 최대 허용 주파수 계산에는 적절한 재료 정의 및 단면 할당이 필요합니다.
11.3. 분석 확인
해석에서 오류나 경고를 발생시키는 요소는 강조 표시할 수 있습니다. Abaqus는 Shape Metrics 또는 Size Metrics 탭 페이지에 지정된 요소 검사에 실패한 요소를 경고로 강조 표시합니다. 또한, Abaqus/Standard 및 Abaqus/Explicit의 입력 파일 프로세서에서 발견된 검사를 사용하여 오류나 경고를 발생시킨 요소를 적절한 색상으로 강조 표시할 수 있습니다.
현재 빔, 개스킷 및 응집 요소에 대한 분석 검사는 지원되지 않습니다.
그림 26: 분석 검사를 사용한 메시 검증의 예
12. 요약
유한요소해석(FEM)에서 메시의 중요성은 결코 간과할 수 없습니다. 메시의 품질이 해석의 정확도와 효율성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 FEM 프로세스에서 메시는 매우 중요한 단계입니다. 이 글에서는 Abaqus 메시의 기본 원리, 하향식 메시와 상향식 메시를 포함한 Abaqus 메시 생성 방법론, 그리고 숙련된 유한요소해석(FEA) 분석가가 되는 데 한 걸음 더 다가가기 위한 Abaqus 메시 생성 기법에 대해 알아보았습니다.
13. 사용자들은 이러한 질문을 합니다.
이제, 소셜 미디어에서 사용자들이 질문한 내용 중 몇 가지를 살펴보고, 우리가 답변한 내용을 살펴보겠습니다.
나. 파이프 엘보의 메시에 내부 부식 결함이 있음
큐: 내부 벽에 단일 결함이 있는 파이프 엘보를 육각형 또는 육각형 분할형 메시로 메우고 싶지만 할 수가 없습니다.
분할 방법을 사용했지만 결과가 나오지 않습니다. 도와주세요.
감사합니다.
에이: 지오메트리를 수정하고 더 간단하게 만들어 보세요. 저도 extrados에서 같은 문제가 있었습니다. 이 글을 읽어보세요. 기사 메싱 기술을 이해하거나 이 튜토리얼 패키지를 사용하여 메싱 문제를 한 번에 해결할 수 있습니다.“Abaqus 메싱 기술 튜토리얼“.
메모: 이제 모델에 메시를 올바르게 적용하는 방법을 배웠으니, 실제 메시를 적용했을 때 발생할 수 있는 몇 가지 오류를 해결할 수 있습니다. 어떤 문제들이 있을까요?! 더 보기: "“Abaqus Hybrid Elements란 무엇인가요? | Abaqus 공통 요소 오류“.
이 패키지는 Abaqus의 다양한 메싱 기법을 소개합니다. 유한요소해석에서 메시는 물리적 도메인을 요소라고 불리는 더 작고 상호 연결된 하위 도메인으로 나누는 것을 의미합니다. 메시의 목적은 연속적인 시스템을 불연속적인 요소들의 집합으로 표현하여 그 거동을 근사하는 것입니다. 메시는 수치 해석의 정확도와 신뢰성을 결정하기 때문에 유한요소해석에서 매우 중요합니다. 이 튜토리얼에서는 먼저 메시와 관련된 용어를 정의하고, Abaqus 메시 모듈과 메시 생성 프로세스를 소개합니다. 그런 다음, 하향식과 상향식의 두 가지 메시 생성 방법과 각 방법에 사용 가능한 메시 생성 기법을 자세히 설명합니다. 고급 메시 생성 기법과 메시 편집 도구 세트도 포함되어 있습니다. 메시 생성 프로세스의 마지막 단계인 메시 검증과 그 기준에 대해서도 살펴봅니다. 이 튜토리얼에서 다루는 모든 팁과 이론은 Abaqus/CAE에서 여러 부품의 메시 생성을 위한 워크숍으로 구현됩니다. 이 패키지는 다양한 부품의 메시 생성 능력을 한 단계 더 발전시키는 데 도움이 될 것입니다.
튜토리얼 영상 길이: 120분
언어: 영어
레벨: 중급
패키지 유형: 교육
Software version: Applicable to all versions” best_option=”no” with_bg_image=”no” id=”18422″][/pricing_tables]
보는 것이 도움이 될 것입니다 Abaqus 문서 Abaqus 시뮬레이션을 시작하기가 얼마나 어려운지 이해하려면 Abaqus 튜토리얼.
Abaqus에서 시뮬레이션할 때는 Abaqus에 입력하는 값의 단위에 주의해야 합니다. 네! Abaqus에는 단위가 없지만 입력하는 값은 일관된 단위를 사용해야 합니다. 자세한 내용은 아바쿠스의 단위계.
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