앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공 사례

Ansys Polyflow(앤시스 폴리플로)는 점성 또는 점탄성 물성을 갖는 물질의 압출 또는 중공 성형공정을 해석할 수 있는 소프트웨어이다. 이번 호에서는 앤시스 폴리플로를 활용한 점성 모델링 방법을 소개한다.

■ 정우영
태성에스엔이 대전 지사의 FBU팀에서 유동 및 유변학 분야의 기술 지원 및 교육, 프로젝트 진행 업무를 담당하고 있다.
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폴리플로는 점성 또는 점탄성 물성을 갖는 물질의 압출 또는 중공 성형공정을 해석할 수 있는 제품이다. 폴리플로에서 점도를 표현하는 범위는 뉴턴 비탄성(Newtonian Inelastic) 물성부터 비뉴턴 점탄성(Non-Newtonian Viscoelastic) 물성까지이다. 상수 또는 선형 수식으로 표현되는 뉴턴 비탄성 물질을 제외한 물성의 경우 실험 데이터를 통해 비선형 점도 또는 점탄성 모델링이 가능하다. Ansys Polymat(앤시스 폴리맷)의 Curve Fitting 기능을 이용하면 실험을 통해 측정된 점도 자료를 바탕으로 폴리플로에서 제공하고 있는 여러 점도 수식에 필요한 계수 값들을 추출할 수 있다.
이번 호에서는 간단한 예제를 통해 폴리맷을 활용한 점성 모델링 방법에 대해 알아보자.

앤시스 폴리맷 사용 개요
폴리맷에서 점성 모델링 작업을 하기 위해서는 3가지 선행 작업이 필요하다. 첫 번째, 해석에 사용되는 고분자의 탄성 유무를 파악해야 한다. 탄성 유무에 따라 사용되는 모델과 필요한 실험 데이터가 다르기 때문이다.
두 번째, 해석해야 하는 공정에 대해 인지하고, 그에 맞는 점탄성 모델을 선택해야 한다. 압출 공정을 해석하는 경우 점탄성 물성을 적용하기 위해 Differential Viscoelastic Model을 사용해야 하며, 중공 성형공정을 해석하기 위해서는 Integral Viscoelastic Model을 사용하는 것을 추천한다.
마지막으로 앞의 두 작업이 완료되면 점도 모델을 설정해야 한다. 모델이 설정되어야 해당 모델에 맞는 수식으로의 Curve Fitting 작업이 가능하기 때문이다. 
그럼 지금부터 예제를 통한 점도 모델 설정 및 Polymat의 Curve Fitting 방법에 대해 알아보도록 하자.

앤시스 폴리맷 점성 모델링 방법
폴리맷은 2가지 방법으로 실행할 수 있다. 첫 번째는 폴리플로 설치 경로에서 Polymat.exe 파일을 실행하는 방법이며, 두 번째는 앤시스 워크벤치(Ansys Workbench)를 통해 폴리플로를 실행하는 방법이다.
이번 호에서는 폴리플로를 이용한 폴리맷 설정 방법에 대해 알아본다. 폴리맷을 사용하기 위해 먼저 폴리플로를 실행하여 점도 모델을 설정해야 한다. 

(1) 1단계 : 폴리플로 실행 및 태스크 생성
폴리플로는 앤시스 워크플로 상에서 생성된 격자 파일을 사용하여 실행이 가능하다. <그림 1>과 같이 워크벤치 상에서 격자 파일을 입력한 후 폴리플로를 실행한다.

그림 1. 앤시스 워크플로를 통한 폴리플로 실행