SIMULIA

목차

▸ 코시뮬레이션이란?
▸ Standard–Explicit 코시뮬레이션이 필요한 경우
▸ 구현의 기본 개념 : 인터페이스와 시간 증분 제어
▸ 키워드(.inp)로 정의하기
▸ Abaqus/CAE에서 정의하기
▸ 모델링 팁
▸ 추가 성능 최적화 방법
▸ 정리

▸ 유체–구조 연성(FSI) │ 3DEXPERIENCE 플랫폼, XFlow 또는 타 CFD 소프트웨어의 유동 해석과 구조 해석 결합

▸ 공액 열전달(CHT) │ 유동 유체와 고체 사이의 열전달 해석

▸ 전자기–열 / 전자기–구조 연성 │ Abaqus/Standard 자체 결합, CST Studio 등 전자기 해석 소프트웨어와 결합

▸ 시스템 모델링 │ FMI(Functional Mock-up Interface) 기반, Dymola 등과 결합

▸ 다물체 동역학(MBD) 연성 │ Simpack과 결합

▸ Implicit–Explicit 연성 │ Abaqus/Standard와 Abaqus/Explicit 결합 (이 글의 주제)

1.inp 파일 2개 작성 │ 각 영역마다 하나씩 작성하고, 두 파일의 스텝 시간은 동일하게 맞춥니다. Explicit는 NLGEOM이 기본으로 켜져 있지만 Standard는 꺼져 있다는 점에 주의하세요.

2코시뮬레이션 활성화 │ *CO-SIMULATION 키워드를 사용합니다.

3인터페이스 정의 │ *CO-SIMULATION REGION (TYPE=SURFACE 또는 NODE)으로 지정합니다. 주고받을 해(solution field) 항목은 증분 방식에 따라 달라지며, 매뉴얼의 Structural-to-Structural Co-Simulation 항목을 참고합니다.

4해석 실행 │ 필요하면 Standard 결과를 Explicit로 임포트(oldjob)해 실행합니다.

▸ cosimjob │ 코시뮬레이션 작업 전체의 이름

▸ job │ Standard 작업 이름, Explicit 작업 이름 순서로 입력

▸ double │ 배정밀도 적용 대상 (Standard는 NONE, Explicit는 explicit 권장)

▸ oldjob │ 결과를 임포트할 이전 작업 (임포트하지 않으면 NONE)

1부품 구성 │ Standard와 Explicit에 들어갈 부품을 하나의 모델 안에 서로 다른 파트로 조립합니다.

2모델 복사 │ 모델을 복사해 Standard용, Explicit용 모델을 각각 만듭니다.

3인스턴스 연결(선택) │ Link Instances를 쓰면 전체 모델을 함께 보면서 자동으로 갱신할 수 있습니다. Explicit 모델에서는 Standard 인스턴스를, Standard 모델에서는 Explicit 인스턴스를 제외(Exclude)합니다.

4스텝 정의 │ Explicit는 Dynamic, Explicit / Standard는 Static 또는 Dynamic, Implicit 스텝을 정의합니다.

5해석 조건 정의 │ 하중, 경계조건, 접촉, 구속, 출력 요청 등을 양쪽 모델에 각각 정의합니다. 두 결과를 함께 애니메이션으로 보려면 필드 출력을 같은 시간 프레임에 저장해야 합니다.

6Interaction 생성 │ Standard-Explicit Co-simulation 인터랙션을 만들고 증분 제어 방식을 선택합니다.

7Co-execution 생성 및 실행 │ Explicit는 Double precision을 권장하며, 각 해석에 서로 다른 CPU 코어를 할당합니다.

8결과 확인 │ 결과는 Standard용, Explicit용, 그리고 사용한 서브스트럭처마다 별도의 .odb 파일로 생성됩니다. 두 결과를 한 화면에 보려면 Overlay Plot을 사용합니다.

▸ 파일을 열 때 Append to layers 옵션을 체크합니다.

▸ Overlay Plot Layer Manager에서 변형 배율, 범례(수동 범위), 표시 변수를 모든 레이어에서 동일하게 맞춥니다.

▸ Layer Options를 모두 All로 두면 변경 사항이 모든 레이어에 한 번에 적용됩니다.

▸ 두 해석의 프레임 수가 다르면 Time-based 애니메이션으로 동기화합니다.

✓ 설정 파일(XML)
코시뮬레이션에는 XML 설정 파일이 필요하지만 대부분 Abaqus/CAE나 *CO-SIMULATION 키워드 파라미터로 자동 생성됩니다. 일부 고급 사례에서만 템플릿이나 상세 설정 파일(elaborated configuration file)을 바탕으로 직접 작성합니다.

✓ Enhanced Subcycling
강하게 연성된 물리 문제에서는 개선된 subcycling 방식이 더 안정적이고 정확한 해를 제공하므로 우선 고려합니다.

✕ 인터페이스 내 구속 조건
인터페이스 영역에는 구속(constraint)을 정의하지 않는 것이 좋습니다. Standard 쪽에 있으면 에러가 발생하고, Explicit 쪽에 있으면 해의 적합성이 떨어집니다. 다만 구속이 걸린 인터페이스 노드가 극히 일부라면 영향은 미미할 수 있습니다.

▸ Standard 영역에 서브스트럭처를 적극 활용합니다.

▸ 작은 시간 증분이 필요한 부분도 Standard에서 처리하는 것을 검토합니다.

▸ 인터페이스 크기를 최소화합니다. (이상적으로는 수십 개 노드 수준)

▸ Standard 모델의 크기를 줄입니다.

▸ Standard와 Explicit의 증분 크기 비율을 키웁니다. (이상적으로 50 이상)

▸ 출력 프레임이 많을 때 서브스트럭처 결과 복원(output recovery)은 피합니다. (계산 시간이 최대 15%까지 늘어날 수 있음)

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