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12 열 응력 해석
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2012
1 열 응력 해석 방법
2 순차 연성 열 응력 해석
3 완전 연성 열 응력 해석
4 단열 해석
순서
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2012
Abaqus에서 접근할 수 있는 열 응력 해석 방법
열 응력 해석 방법
순차 연성 열 해석
보편적인 접근 방법
열전달 해석 후, 구조해석 수행
완전 연성 열 해석
구조 변화와 열 변화가 동시에 일어나는 경우
마찰에 의한 열 발생과 그에 따른 구조 변화
단열 해석
구조물 변형에 의해 발생된 열이 모두 방출 되지 전에 작업 완료
열-전기-구조 연성 해석
전기에 의해서 발생되는 joule heat와 그에 의한 열 응력해석
완전 연성 열 해석에서 전기에 대한 부분을 추가하여 해석 진행
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Element Selection I
열 응력 해석 방법
Bending : 열 응력 해석에서 나타나는 주요 거동
Structural Element :
Bending 거동 모사에 효과적
Continuum Element :
단순 온도 변화에 의한 탄성 해석에서도 해석 후 응력이나 변형율이 잔존할 수 있음
꼭 두께에 대한 형상 모사가 필요한 경우, Continuum shell을 이용하는 것이 바람직
Locking이나 hourglassing 이 발생 (이전 세미나 자료 참조)
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Element Selection I
열 응력 해석 방법
권고 사항
온도 변화 기울기가 급격하게 일어나, strain 변화를 정확하게 파악할 수 있도록 mesh를 구성
열 변화는 표면에서 변화가 급격하게 일어나고, 이에 따른 변형이 급격하게 발생 되므로, 표면에서 가까울 수록 mesh를 조밀하게
온도 증가에 의한 등방향으로 열 팽창하면, 부피 증가를 유발
구조물의 overconstraint를 피하기 위해서 경제 조건이나 Element 선택을 신중하게
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2012
1 열 응력 해석 방법
2 순차 연성 열 응력 해석
3 완전 연성 열 응력 해석
4 단열 해석
순서
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해석 Process
순차 연성 열 응력 해석
열 전달 해석
•목적 : 열 전달 해석을 통해서 구조물 온도
변화를 확인
•미지수 : 온도
•Element : 열 전달용 element가 별도 존재
•Solid element : DC3D10, DC3D8 등
•Shell element : DS3, DS4 등
•구조가 열에 영향은 없는 것으로 가정
열 응력 해석
•목적 : 열 전달 해석에서 얻어진 온도 정보를
바탕으로 구조물 변형 해석
•미지수 : 변위
•Element : 구조해석용 element 적용
•열은 온도로 표시
•열팽창 계수에 의해서 변위가 유발
•온도는 초기 조건(*initial condition)이나
*temperature(Abaqus/CAE에서는 predefined
field)로 지정
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순차 연성 열 응력 해석 열 팽창 계수 : Coefficient of Thermal Expansion, CTE
온도와 구조를 연결해 주는 factor
제한 조건이 없는 상태에서도 온도에 의해서 구조물 변형이 발생
CTE 영향 인자
온도에 따른 CTE 설정
환경 변수(Field Variables)에 따른 CTE 설정
온도를 제외한 열 팽창 계수에 영향을 주는 환경 인자
대표적인 환경 변수는 습도나 피폭량 등
방향성
등방성/직교방성/이방성 적용 가능
설정 방법
Keywords lines
Abaqus/CAE
*EXPANSION, TYPE=ISO, ZERO=20, DEPNENCIES=1
1.0e-6, 100., 1.
1.5e-6, 200., 1.
2.0e-6, 100., 2.
2.5e-6, 200., 2.
온도 Field Variables
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열 팽창 계수 : Coefficient of Thermal Expansion, CTE
순차 연성 열 응력 해석
대표적인 열 팽창 계수와 탄성 계수
Material a
(me per oC)
E
(MPa)
Thermal Stress
Capacity*
(MPa)
Cast Iron 12.1 170,000** 2.05
Aluminum 23.2 70,000 1.62
Steel 11.7 207,000 2.42
Rubber 220.0 2,000*** 1.32
* 완전 구속된 경우, 온도가 1도 상승할 때 발생되는 응력
고무를 제외한 모든 것은 양단이 완전 고정된 bat
고무의 경우에는, 구속된 3D solid element
** 압축
*** Bulk Modulus
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열 팽창 계수 : Coefficient of Thermal Expansion, CTE
순차 연성 열 응력 해석
Abaqus 내의 열 팽창 계수 이해
온도에 의한 변형 계산식
a (q ) : 열 팽창 계수, q : 현재 온도, q I : 초기 온도,(*initial condition)
q 0 : 기준 온도 (*expansion,)
User subroutine (subroutine 이름, UEXPAN)을 적용 가능
기준 온도부터 변화 되는 최종 값을 이용하여 열팽창 계수 계산 (오른쪽 그림 참조)
Abaqus Analysis User’s Manual에서 변환식 확인 가능 (Section 26.1.2 Thermal expansion 참조)
( )( ) ( )( )0 0th I Ie a q q q a q q q ,
두번째 항은 초기 온도와 기준 온도 차이에 의해 발생하는 것 기준 온도가 초기 온도와 같지 않은 경우에 대해 초기 열 변형율은 존재하지 않는다고 가정하기 위해 필요
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열 응력 해석 설정 시 고려 사항
순차 연성 열 응력 해석
열 응력 해석을 수행해야 하는 이유
구조물을 구성하는 재료 열 팽창 계수 차이
그림 참조
국부에서 발생하는 급격한 온도 변화
국부 crack이나 yielding은 bending 거동이 원인
주요 거동 원인이 bending인지, 열 기울기가 급격한 것인지 여부에 주의
열 기울기가 급격하게 변하는 경우는 담금질과 같은 열처리
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열 응력 해석 설정 시 고려 사항 – 열 충격 예
순차 연성 열 응력 해석
무한 평판에 대한 담금질
Abaqus Benchmark Problem 1.6.4.
FE Model
상하 대칭 및 무한 평판 모델
열 전달 모델과 열 응력 모델 비교
열 전달 열 응력
Element type DC2D8 CPEG8R
경계조건/하중 Surface film conditions 변위 경계 조건, ODB 파일을
이용한 온도 정보
재료 비열, 밀도, 열전도율 탄소성, 열 팽창 계수
Procedure 열 전달 :
DELTMX=10.,END=SS Static, General
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2012
순차 연성 열 응력 해석 열 응력 해석 설정 시 고려 사항 – 열 충격 예, 결과
최종
온도 :
중심 및 표면 온도는 유사한 값으로 수렴
응력 :
표면 : 압축 거동
중심 : 인장 거동
초기
온도 :
중심는 고온, 표면은 저온
응력 :
표면 : 저온으로 응축 하려 하지만, 중심 고온으로 응축이 제한 인장 거동
중심 : 고온으로 팽창 하려 하지만, 표면 저온으로 팽창 제한 압축 압축
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온도 설정
순차 연성 열 응력 해석
온도는 위치/시간에 따라 변화
공간에 따른 변화는 각 node에 해당 온도 할당
시간에 따른 변화는 Amplitude curve를 이용
초기 온도는 *INITIAL CONDITIONS, TYPE=TEMPERATURE를 이용
열 전달 해석과 열 응력 해석에서 Step 시간이 차이가 발생 되면, 비율적으로 조절되어 온도가 적용
공간/시간에 대한 불일치가 존재하면, 설정에 따라 interpolation을 이용하여 온도를 설정
열 전달 해석
•온도를 경계조건으로 처리
•온도 분포에 대한 해석
열 응력 해석
•온도를 외력(변위)로 취급
•응력 분포 확인이 목적
*INITIAL CONDITIONS, TYPE=TEMPERATURE
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온도 설정 – 위치에 따른 변화
순차 연성 열 응력 해석
설정 방법
① 직접적으로 설정 • Node나 Node Set에 직접 온도를 지정
• 균일한 온도일 경우에 사용하기 적합
• Amplitude로 지정하여, 시간에 따른 변화 적용 가능
② User Subroutine을 이용 • Fortran을 이용하여, 작성
• 온도에 대한 profile을 알고 있는 경우
③ Abaqus/Standard의 odb나 fil 파일 이용 • 해석 결과를 적용
• Solid/shell 모두 적용
• node id를 이용하거나 위치 정보를 이용하여 입력 가능
1 2
*TEMPERATURE,[AMPLITUDE=amp_name], [INPUT=file_name]
node or node set, reference magnitude
*TEMPERATURE, USER
node or node set, (magnitude ignored)
*TEMPERATURE, FILE=file_name
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2012
온도 설정 – 위치에 따른 변화 (계속)
순차 연성 열 응력 해석
설정 방법
④ Mapped field를 사용 (3D 모델만)
Abaqus/CAE에서 외부 정보를 바탕으로 변환하여 사용
Point cloud data
ODB mesh data
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결과 mapping 방법
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2012
온도 설정 – 시간에 따른 변화
순차 연성 열 응력 해석
열 전달 해석
•Odb/Fil 파일에 node에 온도가 기록
•온도는 increment에 따라 저장
열 응력 해석
•Odb/fil 파일에서 increment 별로 온도를
불러 들임
•Increment가 불일치 하면, 자동으로
interpolation
•열 전달 해석과 열 응력 해석의 step time이
일치하지 않으면, 자동으로 scaling
*HEAT TRANSFER, DELTMX=5.0
0.1, 40., 0.01, 5.
*STATIC
2.5E-4, 1., 2.5E-5, 0.25
열 전달 해석에서 40 정도로 지정된 시간을 정적 해석에서 1로 조절
*STATIC
0.1, 40., 0.001, 10.
열 전달 해석과 동일한 시간으로 사용
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온도 할당
순차 연성 열 응력 해석
Solid Element
Node에 직접 할당
이전 열 전달 해석 결과에서 file 형태로 읽어 드림
*TEMPERATURE
A, qA
B, qB
C, qC
D, qD
*TEMPERATURE, FILE=...
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온도 할당
순차 연성 열 응력 해석
Shell Element
두께에 따른 온도 변화를 gradient로 지정
기본 설정, Normal 방향으로 값을 분포 시킴
두께별 동일 온도 지정을 하려면, gradient를 0으로 지정
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온도 할당
순차 연성 열 응력 해석
Shell Element
두께에 따른 온도 변화를 gradient로 지정
위치에 따른 온도를 강제로 지정
Shell section에서 두께 방향 온도 설정 개수를 지정
설정하지 않는 경우, gradient 값으로 인식하여 적용
ODB/FIL 파일에서 정보를 불러올 경우에는 열 전달 해석 파일과 열 응력 해석 파일 사이 개수는 일치를 시켜야 함
일치 하지 않을 경우, 일부 값은 무시
*SHELL SECTION, TEMPERATURE=3
...
*TEMPERATURE
nodeA, 200., 150., 100.
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온도 할당
순차 연성 열 응력 해석
Shell Element
두께에 따른 온도 변화를 gradient로 지정
위치에 따른 온도를 강제로 지정
Composite 인 경우에는 layer별로 지정
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온도 할당
순차 연성 열 응력 해석
Shell Element
두께에 따른 온도 변화를 gradient로 지정
위치에 따른 온도를 강제로 지정
Composite 인 경우에는 layer별로 지정
굴곡이 있는 경우, 접촉되는 점의 온도 차이 발생 가능
mpc나 tie를 이용하여 온도를 일치시킬 것
Gradient를 제거하고 강제로 온도를 정의
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온도 할당
순차 연성 열 응력 해석
Beam Element
위치에 따른 온도 변화를 Gradient로 정의
방향은 단면에 대해서 두 방향
위치에 따른 온도를 강제 지정
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2012
정리 – 온도 설정 방법
순차 연성 열 응력 해석
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정리 – 온도 설정에 대한 keywords 구성
순차 연성 열 응력 해석
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정리 – 열 전달 해석에서 온도를 읽어 오는 경우
순차 연성 열 응력 해석
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2012
1 열응력 해석 방법
2 순차 연성 열 응력 해석
3 완전 연성 열 응력 해석
4 단열 해석
순서
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해석 Process
완전 연성 열 응력 해석
구조 변형에 의해 열이 발생하는 문제에 완전 연성 열 응력 해석을 적용
예 : 가공 문제, 마찰에 의한 문제(Brake 문제)
특성
비대칭 문제
열-구조 연성항이 비대칭, [𝐾𝑢𝜃] ≠ [𝐾𝜃𝑢]
문제 크기가 비대
구조, 열, 구조-열 등에 대한 항목도 해석에서 모사
일반적으로 순차 연성 열 응력 해석이나 단열 문제가 해석 시간이 적음
구조해석 관련항
열전달 관련항 열-구조 연성항
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해석 Process
완전 연성 열 응력 해석
Procedure 설정
온도와 변위에 대한 자유도 고려
Abaqus/Standard
과도/정상상태 해석
Inertia 효과 무시
Abaqus/Explicit
과도 상태 해석
Inertia 효과 고려
단열 해석인 경우, 순수 변위 만을 고려한 해석 수행 가능
해석 Procedure :
*Static, adiabatic
*dynamic, explicit, adiabatic
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해석 Procedure option – Abaqus/Standard
완전 연성 열 응력 해석
Creep
해석 도중에 발생하는 creep/swelling 현상을 고려
재료 성질에 Creep/viscoelastic 를 정의
계산 방식 Explicit
계산에 Explicit 방식 적용
Implicit/explicit 방법보다 효과적일 수도
Rate equation에만 적용, 전체 평형은 implicit 법을 이용
Implicit/Explicit
기본 설정
초기에는 explicit 방법으로 접근하고, 해가 안정적이거나 소성영역으로 넘어가면 implicit 방식으로 변경
Nlgeom을 이용하면, Implicit로 계산
*COUPLED TEMPERATURE-DISPLACEMENT,
CREEP=...
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해석 Procedure option – Abaqus/Standard
완전 연성 열 응력 해석
CREEP 거동 및 열 전달 거동은 초기 거동이 시간에 따른 변화가 급격하게 발생
Increment size의 적절한 관리 필요
CETOL
CREEP/Swelling에 대한 increment 별 변화량을 지정값보다 적게 유지
구조해석 중 “*VISCO”에서 지정하는 것과 동일
응력 오차 허용 오차와 elastic 강성 사이에 값을 정의
DELTMX
Increment간 온도 변화 허용치
열 전달 해석에서 지정하는 것과 동일
*COUPLED TEMPERATURE-DISPLACEMENT,
CETOL=..., DELTMX=...
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해석 Procedure – 기타 설정
완전 연성 열 응력 해석
기본 Amplitude curve 설정 변경
과도 해석 : STEP
정상상태 해석 : RAMP
Amp 옵션으로 변경 (AMP=RAMP)
재료 설정
구조 변화에 의한 열 발생 관계 정의
소성/점탄성 등에 의해 소실되는 에너지를 열로 변환
기본 설정 값 : 0.9
단열 해석에서도 적용
*INELASTIC HEAT FRACTION
*STEP, AMPLITUDE=RAMP/STEP
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Element Selection II
완전 연성 열 응력 해석
연성 해석을 위한 Element
자유도 : 온도, 변위 모두 지정 가능
Continuum Element : 1D/2D/축대칭/3D 모두 가능
Conventional Shell Element : 축대칭/3D
Continuum Shell Element : 3D
Continuum Element와 동일한 계산 방식을 적용
각 node 별로 온도 DOF를 갖음
두께별 온도 변화 확인 가능
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2012
Element Selection II
완전 연성 열 응력 해석
온도에 대해서는 선형 interpolation 적용
Abaqus/Standard Abaqus/Explicit
Truss T2D2T, T2D3T, T3D2T, T3D3T
Plane strain CPE3T, CPE4(R)(H)T,
CPE6M(H)T, CPE8(R)(H)T
CPE3T, CPE4RT, CPE6MT
Plane stress CPS3T, CPS4(R)T, PS6MT,
CPS8(R)T
CPS3T, CPS4RT, CPS6MT
축대칭 CAX3T, CAX4(R)(H)T, CAX6M(H)T, CAX8(R)(H)T, CGAX3(H)T, GAX4(R)(H)T, CGAX6M(H)T, GAX8(R)(H)T
CAX3T, CAX4RT, CAX6MT
3D C3D4T, C3D6T, C3D8, (R)(H)T,
C3D10M(H)T, C3D20(R)(H)T
C3D4T, C3D6T, C3D8(R)T, 3D10MT
Shell S3(R)T, S4(R)T,S8RT, SAX2T, SC6RT, SC8RT
S3RT, S4RT, SC6RT, SC8RT
Generalized plane strain
CPEG3(H)T. CPEG4(R)(H)T,
CPEG6M(H)T, PEG8(R)(H)T
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Solver 지정 – Abaqus/Standard
완전 연성 열 응력 해석
열-구조 연성 문제의 element 특성은 비대칭 형태
이들 문제에서는 자동적으로 nonsymmetric storage 및 solver scheme을 적용
Newton 방식을 자동적으로 선택
온도와 변위 문제를 분리하여 계산 가능
열-구조 연계성이 미약할 때, 적용
다음 slide 참조
*STEP, UNSYSMM=YES
*COUPLED TEMERATURE-DISPLACEMENT
*SOLUTION TECHNIQUE, TYPE=SEPARATED
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Solver 사용에 대한 Guidelines – Abaqus/Standard
완전 연성 열 응력 해석
Separated technique Full Newton technique
Symmetric
solver
적정한 마찰계수
온도 의존성이 약한 재료
소성에 의한 에너지 손실이 적음
Iteration 당 계산 시간이 적음
적용 불가
Unsymmetric
solver
마찰 계수가 큰 경우
(마찰 에너지 손실이 적은 경우)
접촉 압력 변화가 빠른 경우
3D 모델의 master surface가 완만하게 변화
(Node to surface contact 인 경우)
마찰 계수가 큰 경우
(마찰 에너지 손실이 큰 경우)
온도 의존성이 큰 재료
소성에 의한 에너지 손실이 큰 경우
Iteration 당 계산 시간이 많이 소요
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접촉
완전 연성 열 응력 해석
마찰에 의한 열 변형을 고려
General contact에서는 적용되지 않는 것에 주의
고려 사항
기계적 면 특성
접촉면 사이에 대한 기계적 특성 고려
동일 옵션 적용 가능
마찰 계수는 등방성/이방성에 대한 것을 고려하여 적용 가능
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접촉
완전 연성 열 응력 해석
마찰에 의한 열 변형을 고려
General contact에서는 적용되지 않는 것에 주의
고려 사항
기계적 특성
열적 특성 접촉 면 사이에 Gap conductance와 Gap radiation 정의
접촉 면 사이에서 전달 되는 열 특성을 구분 정의 (열 전달 해석 참조)
Gap conductance는 접촉 압력과 간격 차이에 대한 구분 설정 가능
순수 열전달 문제인 경우에는 간격에 대한 것만 고려
Abaqus/Standatd에서 User Subroutine(GAPCON)을 이용할 수 있음
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접촉
완전 연성 열 응력 해석
마찰에 의한 열 변형을 고려
General contact에서는 적용되지 않는 것에 주의
고려 사항
기계적 특성
열적 특성
마찰에 의한 열 발생
마찰에 의해 손실되는 에너지를 열로 변환
손실 에너지가 열로 변환되는 비율 정의
열로 변환되는 에너지가 발생하는 면 간의 비율 정의
Master/Slave surface에서 발열되는 비율
*GAP HEAT GENERATION
h, f
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접촉
완전 연성 열 응력 해석
전도가 적으면 온도 불연속성이 발생
완전히 붙어 있는 경우에는 온도가 일정하게 유지
완전히 붙어 있는 경우, tie constraint를 이용하여, 모사
Tie constraint는 자유도가 일치되므로 온도는 접촉된 면 사이에서 동일한 온도를 갖게 됨
많은 경우에 접촉 면이 완전히 밀착하지 않음
Gap conduction이 적으면, 접촉 면에서 발생되는 열에 대한 비율 선택이 중요
비율은 재료 특성에 따라 잘라짐
재료가 온도 의존성이 강하면, 비율에 따른 효과는 많은 영향을 받음
출력
SFDR : 마찰에 의한 단위 면적당 heat flux
SFDRA : SFDR과 면적의 곱
SFDRT : SFDR에 대한 시간 적분값 SFDRTA : SFDRT와 면적의 곱 WEIGHT : 접촉 면 사이의 분포 비율
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사례 1. Upsetting
완전 연성 열 응력 해석
Abaqus Example Problems Manual Section 1.3.16
거동이 발생되는 시간에 따른 완전 연성 해석
Case 1 : 100초
Case 2 : 0.1초
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사례 1. Upsetting
완전 연성 열 응력 해석
결과
변형 속도에 따른 온도 변화 차이 확인
변형 속도가 느린 경우
(100초)
*COUPLED TEMPERATURE-
DISPLACEMENT, DELTMX=100.
1.5,100.,5.e-8, 5.
혹은
*DYNAMIC TEMPERATURE-
DISPLACEMENT, EXPLICIT
,100.
변형 속도가 빠른 경우
(0.1초)
*COUPLED TEEMPERATURE-
DISPLACEMENT, DELTMX=100.
1.5e-3,0.1,5.e-11, 5.e-3
혹은
*DYNAMIC TEMPERATURE-
DISPLACEMENT, EXPLICIT
,0.1
2
6total
ct l
k
열 전달 문제 : 최소 증분 계산식
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사례 2. 압출
완전 연성 열 응력 해석
Abaqus Example Problems Manual Section 1.3.5
축대칭 모델
알루미늄의 소성 재료 특성은 온도 의존성이 강한 형태
최종 변형 형상
Rigid die
접촉에 의한 마찰열 발생 알루미늄
제품
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사례 2. 압출
완전 연성 열 응력 해석
결과
마찰에 의해 발생되는 heat flux 출력
*SURFACE INTERACTION, NAME=FRIC
*FRICTION
0.1
*GAP HEAT GENERATION
1.0,0.5
발생 최대 heat flux 500 kW/m2
마찰 손실 에너지의 50%를 적용 시켰을 경우
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완전 연성 열 응력 해석 Rigid body
Rigid body part 온도는 각 node 별로 독립된 값을 갖도록 지정 하는 것이 기본 설정(ISOTHERMAL=NO)
Rigid body part 온도를 reference point와 동일하게 갖고 가야할 필요가 있으면, “ISOTHERMAL=YES ” 옵션을 이용
*RIGID BODY, ISOTHERMAL=YES
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완전 연성 열 응력 해석 Abaqus/Explicit를 이용한 열 전달 문제
① Procedure는 “*Dynamic Temperature-Displacement , Explicit”를 지정
② 재료 정의는 열과 구조에 대한 정보를 모두 입력
③ Element type은 열-구조용 Element 선택
④ Rigid body constraint를 부여
온도에 대해서는 (ISOTHERMAL=NO)를 지정하여, 온도에 대한 부분을 개별적으로 계산
Procedure 지정 1
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완전 연성 열 응력 해석 Abaqus/Explicit를 이용한 열 전달 문제
열-구조용 element 선택 재료는 구조/열 특성 모두 정의
구조 부분은 rigid body로, 온도는 nonisothermal로 지정
2 3
4
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1 열응력 해석 방법
2 순차 연성 열 응력 해석
3 완전 연성 열 응력 해석
4 단열 해석
순서
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해석 Process
단열 해석
거동이 발생하는 열이 외부로 전달 되기 전에 완료 되는 경우
비탄성 거동(주로 소성 거동)에 의해 열이 발생
필요 물성
탄소성 재료, 밀도, 비열, 손실 에너지가 열로 변환되는 비율(*inelastic heat fraction)
참고 물성 : 잠열 효과, rate dependency
적용 경우
작업/해석 시간이 Element를 통한 열 전달에 필요한 근사 시간 보다 적은 경우
온도는 자유도에 포함되지 않음
온도 결과는 TEMP(Element result)
소성 소산을 포함 하는 Element 크기 2
6total
ct l
k
전도율
비열 밀도
Element 경계를 열이 전달되는 근사 시간
작업/해석 시간
(1) Multiply by length2 for different element size
Source: Table B, Schaum’s Outline of Heat Transfer, 1977.
Material a t1 mm (1)
Units m2/s x 105
S
Silver 17.0 .0010
Copper 11.4 .0015
Carbon steel 1.27 .013
Stainless 0.387 .044
Marble 0.139 .12
Rubber 0.008 2.1
Pine 0.008 2.1
Still water 0.014 1.2
Still air 2.21 .008
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사례 2. Upsetting, vs. “완전 소성 해석”
단열 해석
Abaqus Example Problems Manual Section 1.3.16
단열 해석 조건
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사례 1. Upsetting, vs. “완전 소성 해석”
단열 해석
설정 방법
Abaqus/Standard
*STATIC, ADIABATIC
1.5E-3, 0.1, 5.E-11, 5.E-3
Abaqus/Explicit
*DYNAMIC, EXPLICIT, ADIABATIC
, 0.1
Keywords Interface Abaqus/CAE
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해석 Procedure
해석 결과 (온도 분포)
적용 수식 비고
단열 해석
𝐾𝑢𝑢 0𝐾𝜃𝑢 0
∆𝑢∆𝜃
=𝑅𝑢𝑅𝜃
변위 자유도만 고려 모델 size가 축소 계산 시간 단축
완전 연성 열응력 해석
𝐾𝑢𝑢 𝐾𝑢𝜃𝐾𝜃𝑢 𝐾𝜃𝜃
∆𝑢∆𝜃
=𝑅𝑢𝑅𝜃
모든 자유도(온도 포함)에 대한 해석을 수행 모델 size 비대 계산 시간 증가
사례 1. Upsetting, vs. “완전 소성 해석”
단열 해석
결과 비교
20.1 0.13 sec6
step
ct l
k
작업/해석 시간 < 최소 증분 시간
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사례 2. Bulk Forming, vs. “완전 소성 해석”
단열 해석
Abaqus Example Problems Manual Section 1.3.15
해석 : Bulk forming 해석
해석 시간 : 8e-4 초
해석 Procedure
사용 Element
Procedure (Keywords) Interaction
단열 해석 C3D8R *dynamic, explicit, adiabatic 별도 없음
완전 연성 해석
C3D8RT *dynamic temperature-displacement, explicit 모재와 punch 사이 - 압력에 의한 gap condactance 정의
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사례 2. Bulk Forming, vs. “완전 소성 해석”
단열 해석
결과 비교
해석 Procedure 해석 결과 (온도 분포) 비고 차이 발생 원인
단열 해석 온도 분포가 불균일 위와 같이 작업/해석 시간이 최소 증분 시간 보다 충분히 큰 문제 완전 연성 열 응력 해석을 이용해서 해석을 수행하여야 보다 정도 있는 해를 구할 수 있음
완전 연성 해석
온도 분포가 균일
28. 4 1. 46
step
ct e l e
k
작업/해석 시간 > 최소 증분 시간
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