엘머로 해 보는 동역학 해석

이번 호에서는 지난 호와 동일한 신라 종(Bell) 형상 메시와 Linear Elasticity 물리방정식을 적용하여, 물체의 동적인 거동 부분을 해석해 본다. 먼저 감쇠가 고려되지 않은 기본적인 시간영역에서의 동적응답을 얻어내 보고, 이후 상수 감쇠계수 및 선형 감쇠계수모델을 각각 적용해서 거동을 비교해 본다. 아울러 고유모드 해석도 해 보고, 특정 주파수로 물체에 강제진동을 줬을 때의 주파수영역 응답을 알아내 보는 하모닉 해석도 해 본다.

김동호 | 대진디엠피 헬스케어사업부의 개발파트장으로 의료기기 및 헬스케어 제품 개발을 하고 있다. 역동적으로 혁신을 주도하고 있는 오픈소스 소프트웨어 생태계로부터 새로운 방법론과 기술을 얻어 차세대 제조업의 새로운 돌파구를 찾아내는데 관심을 갖고 있다.
E-mail | Dymaxion.Kim@gmail.com
홈페이지 | http://dymaxionkim.github.io

1. 무감쇠 동적응답(CASE1)
(1) 먼저 고려해 볼 사항들
본 해석 방법은 초기조건에서 물체 자체를 약간 잡아당겼다가 탁 하고 놓도록 해서 일종의 충격을 주는 효과를 노리는 것이다.
일단 시간영역에서의 응답을 보는 것이 목표이므로, 시뮬레이션 조건은 Transient로 해 주고, 물체의 재질과 형상 및 사이즈 등을 고려하여 어느 정도 주파수대의 진동에 관심이 있는지를 먼저 결정한다. 본 예제의 경우에는 1kHz(0.001초) 정도로 잘라보도록 하고, 100회 동안 추적하여 총 0.1초의 응답을 들여다보려고 한다.
감쇠(Damping)는 여기서 무시된다. 따라서 무한하게 계속 출렁댈 것이다.

(2) case1.sif 작성
지난 연재를 통해 ElmerGUI의 사용방법을 습득하였다면, 이를 이용해서 충분히 작성할 수 있을 것이다.
핵심은 <그림 1>의 설정 부분이다. Damping coefficient, Rayleigh Damping 부분의 항목들이 전부 공란으로 비워져 있다.
 

그림 1