솔리드웍스 정적구조 공학해석: 필수적인 구속유형과 적용 방법

1. 구속유형

1.1 구속유형의 정의

정적구조 해석에서 "구속(Boundary Condition)"은 구조물의 운동을 제한하거나 특정 방향으로의 변위를 차단하는 역할을 합니다. 올바른 구속을 설정하면 해석 결과의 신뢰도를 높일 수 있으며, 반대로 잘못된 구속 설정은 부정확한 결과를 초래할 수 있습니다.

 

1.2 구속유형의 종류

단면 기본구속

원통면상 구속

2차원면상 구속

대칭구속

소프트스프링 구속

가상벽 접촉구속

각 구속유형은 특정 상황에서 필요하며, 정확한 이해와 적용이 중요합니다.

 

 

 

2. 단면 기본구속

2.1 단면 기본구속의 정의

단면 기본구속은 특정 단면을 고정하여 변형이나 변위를 방지하는 방법입니다. 구조물의 일부가 다른 물체에 단단히 고정되어 있다고 가정하는 경우에 사용됩니다.

 

2.2 단면 기본구속의 특징

특정 단면을 완전히 고정할 수 있습니다.

해석에서 단순하고 직관적으로 사용할 수 있습니다.

전체적인 모델의 안정성을 보장합니다.

 

2.3 단면 기본구속의 활용

기계 부품이 벽이나 바닥에 완전히 고정된 경우

하중을 받는 보의 한쪽 끝이 단단히 고정된 상태

 

 

 

3. 원통면상 구속

3.1 원통면상 구속의 정의

원통형 부품에서 회전이나 축방향 이동을 제한하는 구속입니다. 축 방향의 구속이 필요한 경우 자주 사용됩니다.

 

3.2 원통면상 구속의 특징

원통형 형상의 축 방향 또는 회전을 제한할 수 있습니다.

실린더형 부품의 해석에서 필수적인 요소입니다.

 

3.3 원통면상 구속의 활용

축을 따라 움직이는 부품을 제한하는 경우

베어링이나 롤러가 포함된 설계

 

 

 

4. 2차원면상 구속

4.1 2차원면상 구속의 정의

평면 형상에서 특정 면을 기준으로 이동이나 변형을 제한하는 방법입니다. 특정 면이 지지되고 있는 경우 적용됩니다.

 

4.2 2차원면상 구속의 특징

특정 방향으로만 변위가 발생하도록 설정 가능

2D 해석에서 중요한 요소

 

4.3 2차원면상 구속의 활용

판재 구조물의 해석

특정 면에서만 하중을 받는 부품

 

 

 

5. 대칭구속

5.1 대칭구속의 정의

구조물이 대칭성을 가지는 경우, 전체 모델이 아닌 절반 또는 일부만 해석할 수 있도록 해주는 방법입니다.

 

5.2 대칭구속의 특징

계산 시간을 절약할 수 있음

동일한 형태의 하중 분포에서 유용함

 

5.3 대칭구속의 활용

좌우 대칭 구조물의 해석

자동차, 항공기 등 대칭적인 부품 설계

 

 

 

6. 소프트스프링 구속

6.1 소프트스프링 구속의 정의

구조물이 자유롭게 움직일 가능성이 있는 경우, 작은 강성의 가상 스프링을 추가하여 해석을 안정적으로 수행하는 방법입니다.

 

6.2 소프트스프링 구속의 특징

자유로운 변위를 허용하면서도 해석을 안정화함

부적절한 구속으로 인해 발생하는 에러를 줄여줌

 

6.3 소프트스프링 구속의 활용

고정 구속이 부족한 모델

가벼운 구조물의 해석

 

 

 

7. 가상벽 접촉구속

7.1 가상벽 접촉구속의 정의

가상의 벽을 추가하여 접촉을 시뮬레이션하는 방법입니다. 벽에 닿는 구조물의 변형을 고려해야 할 때 사용됩니다.

 

7.2 가상벽 접촉구속의 특징

실제 벽이 존재하지 않아도 가상의 접촉면을 설정 가능

접촉에 의한 반력을 고려할 수 있음

 

7.3 가상벽 접촉구속의 활용

기계 부품이 특정 벽과 닿을 가능성이 있는 경우

하중을 받는 구조물이 특정 지점에서 제한되는 경우

 

 

 

8. 결론

정적구조 해석에서 구속을 적절히 설정하는 것은 해석의 정확도를 결정하는 중요한 요소입니다. 단면 기본구속부터 가상벽 접촉구속까지, 다양한 구속 방법을 이해하고 적용함으로써 더욱 신뢰할 수 있는 해석 결과를 도출할 수 있습니다.

 

2025.02.22 - [솔리드웍스] - 정적구조 공학해석 응용: 접촉유형 및 고급 옵션 접촉 설명

정적구조 공학해석 응용: 접촉유형 및 고급 옵션 접촉 설명