Abaqus 기초 교육 :: Contact 02

안녕하세요

두번째 Contact 기초 교육에 대해서 소개시켜드리려고 합니다. 전 포스팅에서 언급했듯이 이번에는 Discretization method와 Sliding Formulation, Adjust 기능에 대해서 설명드리려고 합니다.

Contact in detail

Interaction 모듈에서 Surface to Surface를 선택을 하면 아래와 같은 창을 볼 수 있습니다.

이 창에서 정의할 수 있는 부분은 Discretization method, sliding formulation 부분입니다. Discretization method는 Node to Surface를 사용할지, Surface to Surface를 사용할지에 대한 정의를 내리는 부분이며, 이런 계산 방법에 따라서 수치해석 해에 영향이 있습니다.

1) Discretization Method

Node to Surface ::

- 일반적으로 Slave Node와 Master Surface를 이용하여 Contact 사이의 거리를 측정

- Node에서의 Contact Force를 이용하여 Contact Pressure(CPRESS)를 구할 수 있음

(유한 요소에서 절점에서의 가속도, 속도, 변위, 응력 순으로 계산하는 과정을 거치는 것과 같이 Contact에서도 절점에서의 값인 Contact Force를 먼저 구하고, Contact Pressure를 도출하는 방식을 사용)

- Node to Surface를 이용했을때, 침투가 일어날 수 있음

- Surface to Surface보다는 상호 관계를 덜 계산하기 때문에, 정확성은 떨어지지만 수렴성이 높은 Formulation

Surface to Surface ::

- Slave Surface와 Master Surface의 Facet(Node와는 다른 개념)을 이용하여 Contact 거리 및 상태를 판단

- 접촉 과정에 있어서 계산 중첩 범위는 가중치 평균 수식을 이용하여 해석을 수행

- Node to Surface Contact보다는 해의 정확도가 높고, 수렴성이 떨어짐

(실제로 복잡한 Contact이 있다면, 해석 시간이 오래걸리며 수렴성이 많이 떨어지게 나올 수 있음)

2) Sliding Formulation

Finite Sliding Contact ::

- Slave Node와 Master Surface의 지속적인 접촉면을 찾고, 변형되는 위치를 Searching하는 과정이 포함되어 있음

- 계산이 Small Sliding에 비해서 복잡하고, 많은 계산 시간을 요구함

Small Sliding Contact ::

- Element 한개 이상 Sliding 불가

(하지만, Interaction Property에서의 Elastic Slip 구간이 0.005로 Default 값이 부여되어 있다면, Element Size의 0.5%로 제한되어 있음)

- 초기 Contact Search 작업 이후 접선으로 Contact이 되어 진다는 가정하에 계산이 진행됨

- 일반적으로 Frictional Coefficient 0.2 이상인 경우에 사용

3) Adjustment

아래 그림에서 볼 수 있듯이, 초기 조건 안에서 침투가 일어나는 경우가 있다.

왼쪽 사진에서의 조정되는 범위를 2a라고 했을때, 사각 물체 위로 침투되는 면을 초기에 이동시키려는 작업이 adjust 옵션을 사용하는 경우이며, 특정 tolerance를 줄때 2a 범위를 조절하려고 한다면, a라는 값만 주어 조절할 수 있는 것이 adjust 기능을 사용하는 방법이다.

Contact Workshop

# 관련한 특별한 예제가 없어서 Contact 예제를 따로 올립니다.