엘머로 해 보는 구조 해석 Ⅰ

이번 호부터 2회에 걸쳐 엘머(Elmer)를 이용하여 3가지 해석 케이스를 따라해 보기로 한다. 이번 호에서는 해석을 위한 준비와 전처리 과정을 중심으로 설명하고, 다음 호에서는 몇 가지의 조건을 차례대로 적용하여 실제 해석을 진행해 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. 해석 준비
(1) 해석 조건 계획
■ 첫 번째, 중력 하에서 자중에 의한 변형량과 스트레스를 본다.
■ 두 번째, 추가로 외력을 줘서 변형량과 스트레스를 본다.
■ 세 번째, 외력의 크기를 변화시켜가면서 스캐닝(Scanning)한 결과를 본다.

(2) 필요한 소프트웨어
■ 프리캐드(FreeCAD)
■ 살로메(Salome)
■ 엘머(Elmer)
■ 파라뷰(Paraview)

(3) 3D 모델 준비
해석 주제는 재미있게 해 보기 위해 ’신라시대 종(鐘)의 구조해석’으로 해 보기로 하자. 이번 호의 예제에서는 프리캐드(FreeCAD)를 이용하여 종의 기본적인 형태를 모델링하여 보았다.(프리캐드의 사용방법에 관한 자세한 설명은 생략한다.)
예제 파일들은 모두 깃허브에서 다운로드받을 수 있다.(https://github.com/dymaxionkim/Elmer_Examples_for_CADG)

 
그림 1  

경계조건(Boundary Conditions) 지정을 용이하게 하기 위해, 일부 면(Surface)은 패치가 구분되도록 모델링하였다. 프리캐드 이외의 다른 모델러를 사용해도 상관이 없을 것이다.
모델링한 후 원본을 저장하고 나서, 메시 생성을 위해 중립 포맷인 brep으로도 저장(Export)한다.