ABAQUS에서 BEAM 요소는 1차원 선 요소로 축의 변형에 관련된 거동을 정의할 수 있다. 여기서 축 변형은 축의 길이방향의 변형, 굽힘 변형, 비틀림 변형을 포함하고 있으며, 모든 변형을 나타낼 수 있는 BEAM 요소도 있지만, 그렇지 않은 요소 타입도 존재한다. 그래서 오늘은 어떤 BEAM 요소가 어떤 변형을 표현할 수 있는지에 대한 설명을 하려고 한다.
Euler-Bernoulli Beam
오일러-베르누이 빔 요소 타입은 B23, B23H, B33, B33H와 같이 나타낼 수 있으며, 빔 요소는 축 길이보다 좁은 길이의 단면 형상을 가지고 있어야 한다. 이러한 요소는 횡방향 거동(전단 및 비틀림 변형)에 제한으로 인해 얇은 단면 형상을 갖는 부품에 적용하는 것이 효율적이다. 오일러-베르누이 빔 요소는 Cubic Interpolation 함수를 이용하여 빔 길이 방향에 부여된 분산하중을 정확하게 계산하는 요소로서, 진동 해석에 적합한 요소로 알려져있다.
Timoshenko Beam
Timoshenko Beam 요소는 B21, B22, B31, B31OS, B32, B32OS, PIPE요소를 이용하여 나타낼 수 있다. 이 요소는 오일러-베르누이 요소와 유사하게 축 길이와 단면 치수와의 비율 관계(축길이의 1/8 이내로 단면 치수가 정의)가 정의되어 있다. 반면, Timoshenko Beam은 전단 방향 거동에 대한 제한이 없으며, 진동해석에서 강점(진동해석 고유모드 도출)을 갖는 것으로 알려져 있다. 또한, 구조해석에서는 횡방향의 거동에 대해 고정 계수를 이용하여 거동을 묘사하기 때문에, 횡방향 거동이 선형 탄성 영역의 거동과 유사하게 나타난다.
Hybrid Beam
하이브리드 빔 요소는 B21H, B33H로 정의할 수 있으며, 유한 요소 변위법을 이용하여 빔 요소의 축 방향 및 전단 거동을 계산한다. 이 요소는 빔 요소가 큰 회전 하중에 의해 변형되는 서스펜션 링크(SUSPENSION LINK)나 긴 파이프 및 케이블 거동을 효율적으로 묘사할 수 있다. 또한, 하이브리드 요소는 큰 회전 거동에 수렴성이 좋기 때문에 원활한 해석을 수행할 수 있다.
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