[Midas]Plate요소와 Beam요소를 붙일 때 주의점

마이다스에서 면 요소와 보(선)요소를 붙일 때 자유도 문제가 발생한다.

보 요소의 절점에는 6개의 자유도가 있지만 면 요소에는 5개의 자유도가 있기 때문에 서로 공유하는 절점에서 Singular Error가 발생할 가능성이 높다.

 

이를 해결하기 위한 방법으로 Midas에서는 아래와 같이 Rigid Link를 활용하는 것을 권장하고 있다.

 

잊을만하면 진짜 잊어버리는 내용이라 다시한번 메모해둔다.

 

 

[Gen/Model]Plate에 Beam 요소 모델링 시 Singular Error가 발생하는 원인

 

질문 : Plate에 Beam 요소 해석 시 Singular Error가 발생하는 원인과 해결방법이 궁금합니다.

 

답변 :

서로 다른 요소의 연결 절점에서의 자유도 단절로 인해 Singular Error가 발생할 때에는 Rigid Link 기능을 사용하여 절점을 연결해주어야 합니다.

구조물 모델링 시 서로 다른 요소를 함께 사용해야 하는 경우 요소가 만나는 절점에서 발생할 수 있는 자유도의 단절에 주의해야 합니다.

예를 들어 Beam 요소는 6개의 자유도(Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)를 모두 지니고 있지만 Plate 요소는 비틀림에 대한 회전 자유도(Rx)를 제외한 5개의 자유도를 지니고 있습니다.

따라서 아래의 그림과 같이 Beam 요소에 비틀림 하중이 작용하면, Beam 요소와 Plate 요소가 만나는 빨간색 절점은 비틀림 하중에 저항할 수 없으므로 빙글빙글 돌아가는 상태가 되며 해석 시 연결 절점과 인접한 절점에서 Singular Error가 발생합니다.

위와 같이 서로 다른 요소의 연결 절점에서의 자유도 단절로 인해 Singular Error가 발생할 때에는 Rigid Link 기능을 사용하여 절점을 연결해주어야 합니다.

Rigid Link는 Slave Node의 자유도를 Master Node에 종속시키는 기능입니다.

따라서 연결 절점을 Master Node, 인접한 절점을 Slave Node로 설정하면 Slave Node가 Master Node의 자유도에 종속되어 Rx 자유도를 지니게 되므로 해석 시 위와 같은 Singular Error가 발생하지 않습니다.

참고로 Rigid Link를 연결할 때에는 아래의 그림과 같이 Beam 요소의 단면 크기에 속해 있는 Plate 요소의 절점을 모두 Slave Node로 선택하는 것이 적절합니다.

 

 

 

[Civil] Plate기초에 beam말뚝 또는 beam기둥 모델링 시 Singular Error 가 발생합니다.

 

질문 : Plate기초에 beam말뚝 또는 beam기둥 모델링 시 Singular Error 가 발생합니다.

 

답변 : 

서로 다른 요소의 연결 절점에서의 자유도 단절로 인해 Singular Error가 발생할 때에는 Rigid Link 기능을 사용하여 모델을 수정해야 합니다.

구조물 모델링 시 서로 다른 요소를 함께 사용해야 하는 경우, 요소가 만나는 절점에서 발생할 수 있는 자유도의 단절에 주의해야 합니다.

예를 들어 Beam 요소는 6개의 자유도(Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)를 모두 지니고 있지만, Plate 요소는 비틀림에 대한 회전 자유도(Rx)를 제외한 5개의 자유도를 지니고 있습니다. 따라서 아래의 그림과 같이 Beam 요소에 비틀림 하중이 작용하면, Beam 요소와 Plate 요소가 만나는 빨간색 절점은 비틀림 하중에 저항할 수 없으므로 빙글빙글 돌아가는 상태가 되며, 해석 시 연결 절점과 인접한 절점에서 Singular Error가 발생합니다.