쉘 해석, 경계조건을 놓치지 말아야

3차원 쉘 모델링으로 작업한 샘플들을 접하다보면 절점 구속조건이 하나 밖에 안들어 가는 등 '이래도 되나'싶은 Midas파일들을 가끔 보게 되는데, 혹시나 해서 해석을 수행해보면 절점변위가 수 억 미터가 나오는 등의 황당한 결과도 본 적이 있다.

 

기본적으로 쉘 모델링에서 기초판의 절점 들에 구속조건을 부여하는 방법은 두 가지이다.

첫번째, 아래 이미지의 오른쪽 그림처럼 한 모서리 절점에 x,y방향 구속을 하고 나머지 세 모서리 중 두 모서리에 각각 x방향 구속,  y방향 구속을 하는 방법이다.

두번째, 아래 이미지의 왼쪽 그림처럼 센터 부 가로 방향 세로 방향 절점부에 각각 Y방향 구속, X방향 구속을 시켜주는 방법이다. 이때 센터의 교차되는 절점은 물론 X,Y방향 모두 구속이 된다.

 

이 구속조건을 제대로 넣지 않으면, singular 에러가 날 수 있으니 주의해야 하는데, 지점조건이 정의된 절점을 중심으로 회전하는 거동에 대해 구속되어 있지 않으면 모델링이 불안정한 상태가 되어 DOF MAY BE SINGULAR 라는 에러 메세지를 도출할 수 있다. 

아, 그리고 그림에는 안나와있지만
세번째 방법으로는 중심 절점 하나에 x,y 방향 변위구속을 하고 그냥 놔둬버리는 방법이다.

비대칭 하중을 줘야할 때 유효한 방법이긴 하나, 가끔 singular 에러를 내기도 한다. 이럴 때는 위 그림의 오른쪽 Case2의 방법대로 경계조건을 주면 해결된다. 

 

Case2 대로 하는 것이 Singular 에러를 예방하는 데에는 좋지만

비대칭 하중을 재하할 때에는 오히려 안좋을 수 있으니 잘 판단해야 하겠다.