CATIA 해석 TIP 모음

1. element : 요소

element size는 default값이 1D, 보통 1/4 D 수준으로 엘리멘트 사이즈를 지정한다. 단, 모델 두께를 고려해야 함.
element size와 sag의 비율은 보통 10% 수준으로 지정한다. 필렛이나 홀이 많은 형상의 경우 7% 수준으로 지정한다.
parabolic은 엘리멘트에 중간값을 추가해주기 때문에 해석 정확도가 상승한다. 보통 linear로 지정한 후 해석계산을 돌려 경계조건 이상여부를 점검한 후 최종 결과 확인시 parabolic을 사용한다.

2. mesh : 메쉬

카티아는 automesh지만, 두께 기준 3~4 layer 이상 mesh가 되어야 결과에 대한 신뢰도가 확보된다.
local mesh로 일부 영역의 메시 사이즈를 변경할 수 있다.
error rate가 높을 경우 adaptivity기능을 통해 최적화 활용할 수 있다.
Solid 해석시 3 layer 구성 필요하므로, 1.2T, 2.3T와 같은 박판을 solid 해석으로 진행할 경우 불합리하므로, surface 해석수행이 필요함
Solid의 midsurface를 offset시켜 surface를 추출한 후 surface해석을 진행할 수 있다.
반력만 산출하고 싶을 경우, mesh size를 다소 키워도 무방하다.

3. material : 재질

Matweb.com : 재질 정보 사이트

Online Materials Information Resource - MatWeb

MatWeb, Your Source for Materials Information What is MatWeb? MatWeb's searchable database of material properties includes data sheets of thermoplastic and thermoset polymers such as ABS, nylon, polycarbonate, polyester, polyethylene and polypropylene; met

matweb.com

재질 변경이 필요한 경우 user material을 통해 재질 전환 가능하다.
재질이 다르더라도 하중과 단면적은 차이 없기 때문에 응력 결과값은 큰 차이가 없다.
재질이 다르면 재질별 possion비와 youngs modulus가 다르므로 변형량은 차이가 있다.

4. constraint : 구속

user defined restraint는 virtual part생성이 불필요함.
절반의 모델만 해석 진행할 경우, 절단면에 surface slider 조건 부여 필요.
여러 면을 동시에 clamp 1개로 설정하는 것과 면 하나당 clamp 1개씩 설정하는 것은 동일함.
user defined restraint의 cylderical 좌표는 hinge부의 회전운동에 의한 응력 해석시 용이하다.

5. load : 하중

금속이 아닌 액체, 기체에 의한 거동 해석시 압력으로 하중조건 부여 (예시: 엔진 실린더 내부 등)
line force density는 단위 길이당 힘으로 하중 부여됨
force density는 압력을 힘으로 부여해야하는 경우에 사용함. 하중이 element에 부여되며 외부에서 메쉬모델을 가져와 해석해야하는 경우 사용.
distributed force는 하중이 node에 부여됨.
enforced displacement는 clamp잡힌 부분을 변형시키거나 clamp위치를 이동시키는 개념이다.
temperature field는 최소한의 구속을 위해 smooth virtual part를 생성한 후 clamp구속 설정이 필요하다.
하중 작용 면적 설정시 point/line/surface group 선택 기능을 통해 node를 선택할 수 있다.
또는 geometry상에서 모델에 0.001mm 돌출부를 생성한 후, 돌출면을 선택하여 하중 적용할 수 있다. 시간적/현실적으로 합리적인 작업 방법이며, 돌출량이 극히 적으므로 해석 결과엔 영향 없음
자중에 의한 처짐의 경우 accelation 기능을 사용한다
외력이 있는 경우 자중은 무시한다. 자중이 외력 대비 충분히 클 경우 고려해야 하지만, 일반적인 경우 자중의 영향은 극소량에 불과하므로 불필요한 오류값의 생성을 배제하기 위해 자중은 무시해야 한다.
탱크에 미사일 피격시, 약 300G 정도 외력이 내부 부품으로 가해진다.
압력을 bar 단위로 넣으려면 숫자 끝에 g를 붙여준다. (예시: 3 bar = 3 barg 입력)
rigid virtual part로 강체 연결을 구현하고 handler point를 추가하여 하중의 방향을 지정해줄 수 있다.
frequency analysis 해석하고 결과를 더블클릭 후 occurrences에서 모드 차수별 주파수 확인 가능하다.
free frequency analysis의 occurrences에서 7차부터 자유진동수 확인 가능하다. (1,2,3차는 Fx,Fy,Fz, 4,5,6차는 Xrotate,Yrotate,Zrotate)
반력은 sensor → create resultant sensor → reaction sensor 기능으로 확인 가능하다. 볼트 체결력 계산(반력 이상의 체결력이 확보되는 조립 홀 크기에 대해 검토할 경우)에 활용될 수 있다. 물체를 들어올리는데 필요한 힘을 구할 때도 활용 가능하다.

6. connection : 연결

smooth virtual part는 고무줄, 로프 정도만 걸려있는 상태로 상대부품을 가상으로 구현해야 할 경우 사용한다.
rigid virtual part는 상대부품과 리지드하게 결합된 상태를 가상으로 구현해야 할 경우 사용한다.
contact virtual part는 접촉면에 대해 힘이 작용하는 경우를 가상으로 구현해야 할 경우 사용한다.
볼트로 조립된 부품 또는 용접 조립체의 경우 one part로 합쳐 해석해도 큰 차이 없음
bolt 연결 후 면은 서로 붙어있는 상태이므로 contact 조건 부여
contact는 면과 면이 서로 맞닿으면 해석 중단됨.
힌지부와 같은 섭동부는 마찰 부여하여 해석 필요
윤활된 금속간 마찰 계수를 부여하기 위해서는 friction ratio를 0.1로 입력한다.
contact 사용시 해석모델이 이동하는 거리는 mesh size보다 작아야 해석 가능하다. gap이 너무 클 경우 mesh size를 조절하여 해석 가능한 gap을 조정해준다.
힌지 해석시 핀 부품은 생략해야 해석 시간 단축 가능하며, 핀 부품은 surface slider기능으로 대체 가능하다.
slider는 당겨서 따라오는 모델에 대해 사용, contact는 접촉만 되고 당겨도 따라오진 않는 모델에 대해 사용한다.
fastened는 용접이나 볼트 조립된 부품을 one part와 같이 만들어줄 때 사용하며, geometry에서 one part로 만드는 것이 용이할 수 있다.
pressure fitting은 볼트 또는 리벳으로 체결력을 갖고 조립된 경우 사용한다.
face to face connect조건이 아닌 경우, connection property(rigid/smooth/virtual bolt...) 적용한다.
Abaqus에서는 master 면과 slave 면으로 구별되는 것과는 달리 카티아 해석에서는 general analysis connection에서 면 선택 순서는 상관없다.
볼트 조립 조건을 부여할 경우, 과도한 구속조건으로 해석결과 값이 뻥튀기되거나 터무니없이 과도한 결과값이 나올 수 있음. 볼트 조립부 주변은 해석결과시 제외하거나, 구속 조건을 단순 contact정도로 변경하는 것이 대안이 될 수 있음.
볼트 강성 해석을 할 경우 해석 시간이 과다소요되며, 나사산 컨택 등이 난해하므로 리벳(pressure fitting)으로 간소화시키는 것이 필요하다.