ABAQUS Subroutine이란?

안녕하세요.

이번에 소개할 부분은 ABAQUS Subroutine에 관련되어서 설명을 드릴려고 합니다. 실제로 Subroutine이라는 것은 함수라고 생각하시면 될 것 같습니다. 이것은 ABAQUS에서 사용되는 용어가 아니라 FORTRAN에서 사용되는 함수를 말합니다. 그래서 용어 자체도 Subroutine이라고 말합니다. 또한, 이것이 ABAQUS에서 사용될때 사용자가 Customization한다는 의미이며, 특별한 해석에 대해서 적용할 때 사용합니다. 이것은ABAQUS의 상용 코드를 사용해서 하는 부분이 아니기 때문에 크게는 Element의 계산 방법까지 관여를 할 수 있습니다.

ABAQUS Subroutine으로 관여할 수 있는 Subroutine에 대해서 먼저 설명을 드리겠습니다.

ABAQUS Subroutine은 ABAQUS/STANDARD에서는 일반적인 고유의 이름으로 붙이고, ABAQUS/EXPLICIT의 Subroutine은 앞에 V라는 영어가 붙습니다. 이유는 모르겠지만, 크게는 영어가 붙고 안붙고의 기준으로 분류를 할 수 있습니다. 또한, ABAQUS/STANDARD에서는 DLOAD, FILM, FRIC, HETVAL, UEL, UEXPAN, UEXTERNALDB, UGENS, UMAT, USDFLD, UWAVE 등이 있습니다. 또한, 아래에서 이 부분에 대한 간단한 설명을 하겠습니다.

ABAQUS/STANDARD Subroutine

▶ DLOAD

DLOAD Subroutine은 분포하중에서 Nonuniform하게 적용될때, 사용하는 함수입니다. 또한, 이것의 대표적인 적용 예로 압력과 Body Force와 같은 부분에 적용될 때 사용됩니다.

▶ FILM

이 부분은 대류에 관한 ABAQUS Subroutine에 대한 것입니다. 이것은 복합하게 변화하는 대류 계수와 Sink Temperature에 대해서 변화하는 부분을 Fortran Code로 정의를 해줄 수 있습니다.

▶ FRIC

이제는 단어만 봐도 어느정도 추측할 수 있을 것이라고 생각됩니다. 이 부분은 마찰계수에 대해서 관여하는 Subroutine입니다.

▶ HETVAL

이 부분은 내부 열에 대해서 관여하는 부분입니다. ABAQUS /CAE에서도 자체적으로 설정을 할 수가 없는 부분이며, 사용하기 위해서는 Subroutine을 무조건 적용시켜야 하는 부분입니다.

▶ UEL

위에서도 언급한 ELEMENT의 계산에 관여하는 Subroutine입니다. 이것에는 Weight Function이나 Shape Function에 대한 정보도 같이 도입이 되며, 이에 따라 Element의 Stress 계산이 어떻게 되는지에 대해서 관여를 할 수 있습니다. 그래서 다른 Subroutine보다는 더 많이 주의를 기울여야 하는 것입니다.

▶ UEXPAN

이 부분은 열 팽창 계수에 대해서 ABAQUS에 새로운 함수로 적용할 수 있는 부분입니다. UEXPAN은 용접과 같은 상변화 코드에 사용에 대해서 도움을 줄 수 있는 것들 중에 하나입니다.

▶ UGENS

이것은 Shell Element의 Stiffness에 관여할 수 있는 부분으로 복잡한 거동인 비선형 거동에 있어서 UGENS을 많이 사용합니다. 또한, 추가적인 파단기준에 따라서 Element Deletion 부분도 보통 많이 적용합니다.

▶ UMAT

위에서 언급한 UGENS와 달리 SOLID요소에 대한 부분에 적용할 수 있습니다.

▶ USDFLD

user defined field에 관여하는 Subroutine으로 getvrm이라는 자체적 함수를 가지고 있습니다. 그래서 다른 subroutine에 비해서 변수를 불러오는게 더 쉽다고 느껴질 것이라고 생각합니다. 보통 이것을 통해서 의공학 분야에서는 밀도의 변화에 따라서 해석하는 것을 주로 하고 있으며, 그 외에도 파단기준을 설정하는 부분도 편하게 할 수 있습니다.

위에 언급한 Subroutine 외에도 더 많은 함수들이 존재합니다.

이런 것들은 ABAQUS Documentation를 통해서 더 잘 알 수 있다고 생각합니다. 마지막으로 Subroutine을 Command로 구동하는 방법에 대해서 설명을 드리겠습니다.

abaqus job=(input file name) int cpus=(number of cpu) user=(subroutine file name.for)

위에서와 같이 붉은 부분은 서브루틴을 적용을 안했을때 기본적으로 사용하는 COMMAND LINE입니다. 하지만, 서브루틴을 적용하게 되면, 파란색 글씨 부분을 더 추가해줘야하는 것을 알 수 있고, 여기서는 꼭 확장자명을 써줘야합니다.