쉘 요소 편심과 모멘트
쉘 요소에 편심(Eccentricity, Nodal line 과 중심선의 차이를 주어서 모델링)을 적용한 상태에서, Nodal line 에 하중을 재하하면 모멘트가 발생하는 지를 확인하고자 합니다. 또한 편심으로 인한 모멘트가 발생한다면, 이러한 모델링 방법의 차이로 발생하는 오차를 하중을 보정하여 개선할 수 있는지 살펴봅니다.
중심선 모델링 (편심없음)
아래 그림과 같이 QTS4 (4절점 쉘 ) 요소를 사용하여, 단순한 평면을 중심선을 기준으로 모델링하였습니다.
중심선 모델에 축하중을 부여하였으므로, 아래와 같이 모멘트는 발생하지 않습니다.
편심 모델링
요소에 편심을 부여하여 상면을 기준으로 절점/요소가 생성되도록 모델링을 변경해 보았습니다. Geometric Properties 에서 Eccentricity 값을 부여하면 됩니다.
하중에는 변화가 없지만, 하중적용점은 Nodal line 의 위치가 되므로, 중심선 위치와는 차이가 발생하게 되며, 이로 인해 모멘트가 발생하게 됩니다.
편심모델링 + 편심하중
모델링 구성상의 필요에 따라, 위와 같이 중심선 모델링 방식을 택하기도 하고, 편심을 반영한 모델링을 해야 할 때도 있습니다. 편심을 적용하였으되 하중은 축방향으로 재하할 수는 없을까요?
현재로서는 그렇게는 되지 않으나, 편심으로 하중에서 발생하는 모멘트량을 역방향으로 재하함으로써 보정할 수 있습니다.
아래와 같이 편심효과와 역방향의 모멘트 하중이 상쇄되면, 모멘트가 발생하지 않게 됨을 확인할 수 있습니다.
