업데이트된 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 솔버

계산 솔버는 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)의 핵심입니다. 

우리는 이 수치 방법을 지속적으로 개선하고 정교화하고 있습니다. 버전 21에서는 초기 불완전성(GMNIA)을 포함한 기하학적 비선형성 및 대변형 분야에서 수년간의 개발을 완료했습니다. 이를 통해 Member 애플리케이션을 베타에서 정식 버전으로 전환할 수 있었습니다.

3D FEA 프로그램에서의 부재 검토가 충분하지 않은 경우, 이제 사용자들은 Member를 활용할 수 있습니다. 이제 단부 연결을 포함하여 요소가 완전히 모델링되어 설계자에게 유리하며, 하중 용량 및 안정성 손실에 대한 단부 연결 효과를 추정해야 하는 필요성에서 벗어날 수 있습니다. Member는 횡방향 및 종방향 스티프너, 개구부, 단면 높이 변화의 영향뿐만 아니라 연결된 2차 부재의 영향도 처리할 수 있습니다. 비틀림 및 뒤틀림의 효과도 이 방법에서는 문제가 되지 않습니다.

동시에, GMNIA 방법은 Connection 앱의 연결 모델을 정교화하는 데 크게 기여합니다. 이제 원형 및 직사각형 파이프를 포함한 모든 중공 단면 연결에 사용됩니다. 기준에 따르면, 파이프 접합부는 특정 기하학적 조건에 유효성이 제한된 경험적 공식에 따라 검토됩니다. 이러한 공식과 실제의 일치성은 특히 유효 구간의 경계에서 상당히 의문스럽습니다. 개선된 GMNIA 방법은 특히 유효 구간의 중간 부분에서 기준 공식과 매우 좋은 일치성을 보여줍니다. 경계 부분에서는 고급 수학적 모델(ABAQUS) 및 물리적 실험을 통해 철저히 검증되었습니다.

수치 모델의 모든 변경은 필연적으로 결과의 변화를 가져옵니다. 이는 버전 21에도 반영되며, 대부분의 경우 백분율 단위 내에서 차이가 납니다.

또한, 모델 개선은 계산 속도의 최대 30% 범위 내에서 상당한 가속화로도 나타납니다.

출시: IDEA StatiCa 버전 21.0.

GMNIA 솔버

IDEA StatiCa Connection의 중공 단면 접합부 및 IDEA StatiCa Member의 GMNIA에 사용되는 솔버가 개선되었습니다. 이제 쉘 요소의 비선형 공식(이전 버전에서 이미 존재했던)뿐만 아니라 볼트나 용접과 같은 구성 요소에 사용되는 링크 및 구속의 비선형 공식도 포함합니다.

연결 모델은 압축된 슈퍼요소의 삽입으로 크게 개선되었습니다. 이 요소는 부재 단부 뒤에 추가되며 부재의 탄성 쉘 모델과 동일한 특성을 가집니다. 단 하나의 요소이지만 부재 단부에서 임의의 탄성 변형 및 응력이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 쉘 요소로 구성된 부재 부분이 더 짧아질 수 있으며 모델 거동도 개선됩니다.

부재 단부에 압축된 슈퍼요소가 추가되었습니다

이를 통해 쉘 요소가 사용되는 모델 부분을 단축하면서도 모델의 정밀도를 높일 수 있습니다. 그 결과 모델의 요소 수가 줄어들어 계산 시간이 단축되고 결과 시각화가 향상됩니다.

쉘 모델 단부에서의 단면 변형

이것이 변경이 이루어진 주된 이유입니다. 쉘 요소로 구성된 모델의 단부에서 단면이 변형될 수 있습니다. 중공 단면의 접합부는 단면 직경의 최대 10배에 달하는 비교적 긴 부재를 필요로 합니다. 쉘 요소로 구성된 모델 부분 뒤에 압축된 슈퍼요소를 도입함으로써, 동일한 정밀도로 계산이 훨씬 빠르게 이루어집니다.

출시: IDEA StatiCa 버전 21.0.

중공 단면에 대한 쉘 휨 저항 감소 (불완전성)

설계 기준에서 중공 단면 접합부의 하중 저항은 실험 및 고급 수치 모델에서 결정된 곡선 피팅 모델을 사용하는 파괴 모드 방법으로 결정됩니다. 실제 구조물에는 초기 불완전성과 잔류 응력이 포함되어 있으며, 이는 IDEA StatiCa Connection의 쉘 모델에서는 포착되지 않습니다. 설계 기준 결과와의 더 가까운 일치를 달성하기 위해, 높은 D/(2t) 비율을 가진 중공 단면의 쉘 휨 저항을 감소시킴으로써 잔류 응력 및 초기 불완전성의 영향이 IDEA StatiCa 모델에 도입되었습니다.

이러한 복합적인 변경을 통해 설계 기준에 포함된 파괴 모드 방법의 결과와 가까운 일치를 달성할 수 있었습니다.

출시: IDEA StatiCa 버전 21.0.

Member의 GMNIA를 위한 단계적 계산

비선형 부재 계산의 안정성과 안전성을 향상시키기 위해 Member의 프로젝트 설정에 GMNIA 해석을 위한 하중 단계 수 매개변수가 추가되었습니다. 총 하중은 증분 단계(기본값 10)로 분할되어 솔버가 하중-변형 곡선의 의도하지 않은 안정 분기로 수렴할 위험을 줄입니다. 이 단계적 접근 방식은 더 부드러운 하중 진행, 더 정확한 평형 추적, 그리고 기하학적 및 재료적 비선형 해석에서 극한 저항의 더 안전한 예측을 보장합니다.

출시: IDEA StatiCa 버전 25.1.