[Midas]강성기초 구현 테스트

Midas 판요소로 강체기초를 '쉽게' 구현하려는 테스트를 해봤다.

 

그 중 하나의 방법으로, 판 요소의 막작용(in-plane membrane action)과 휨 작용(out-of-plane bending action)에 대한 각각의 두께를 다르게 입력하는 것이다. 아래는 in-plane과 out-of-plane에 대한 Midas 매뉴얼을 캡쳐한 것이다.

 

판의 자중을 계산할 때, in-plane의 두께로 계산하는 것을 확인했다.
즉, 판의 강성만 높이고 싶을 때에는 out-of-plane을 높게 주는 방법이 '어느정도'까지는 효과가 있다.

 

하지만 out-of-plane 두께만 높이다보면 아무리 두께를 많이 줘도 변위가 동일하게 나오는데, 이는 in-plane의 멤브레인 응력-변위에 사용되는 두께값이 함께 올라가지 않기 때문이다. 판의 in-plane방향의 늘어남 때문에 생기는 수직변위가 기본적으로 있기 때문에, out-of-plane 두께를 10km를 줘도 변위는 발생하게 된다. 

왼쪽이 두께 1m, 오른쪽이 in-plane두께 1m+out-of-plane두께 100m

위 그림은 in-plane두께 1m로 만든 6mX6m 판요소망(좌측)과 in-plane두께 1m와 out-of-plane두께 100m로 만든 판요소망(우측)이다. 동일한 집중하중 50kN에 대해 오른쪽의 모델링은 0.006mm의 변위를 보여주고 있다. 이 변위는 out-of-plane두께를 3m~10km까지 변경해봤으나 0.006mm로 동일했다. 

이 0.006mm는 in-plane의 멤브레인 응력-변형 때문에 생기는 변위이기 때문이었다.

 

결론적으로 강성기초를 구현하기 위해 out-of-plane 두께만 별도로 높게 주는 방법은 효과가 일부 있으나, 그것만으로 완벽한 강체를 구현하는 것은 조금 부족했다.

 

결론

그냥 스케일팩터로 조절하는 게 더 쉬운 듯.