열해석

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열해석

	Analysis Type	Brief Contents
열해석	Heat Transfer Analysis	구조물의 재질과 구조물 주변의 온도 환경에 따라 구조물 내부의 온도 변화와 열변화 방향성을 예측
열해석	Thermal-Structural Analysis	구조물에 온도 변화와 외력이 같이 작용을 하였을 때 구조물에 발생하는 변형률, 응력으로 안정성 예측

Heat Transfer Analysis (Basic)

구조물의 주변에 서로 다른 온도를 가지는 환경이 조성이 되면 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 영향을 미치게 됩니다.
그래서 온도 구배가 발생하여 구조물 내부에 서로 다른 온도를 가지는 환경이 구성이 됩니다.
이렇게 구조물의 온도를 변화시키는 조건은 구조물과 구조물이 맞닿아서 온도가 변화하는 전도, 구조물 바깥 공기의 온도에 의해서 구조물의 온도가 변화하는 대류, 구조물 주변에 열을 발생하는 물체에 의해서 온도가 변화하는 복사 조건이 있습니다.

전도는 Fuorier's Law of Conduction, 대류는 Newton's Law of Cooling, 복사는 Stefan-Boltzmann Law를 이용하여 정의할 수가 있습니다.
그리고 구조물의 재질의 특성에 의해서 온도 변화의 정도가 다르게 발생합니다.
그렇기 때문에 구조물 내부의 온도 변화를 확인하기 위해서는 구조물의 물성치와 구조물 주변의 열 환경을 정의해서 Simulation을 진행을 하여야 합니다.
이러한 조건들을 반영하여 구조물 내부의 온도 변화를 Simulation 하는 것을 Heat Transfer Analysis 라고 합니다.
이 해석을 통해서 구조물의 온도 변화량, 온도 변화의 진행 방향을 확인할 수가 있습니다.

Heat Transfer Analysis 해석 사례

Thermal-Structural Ductility Analysis

특정 구조물이 있을 때에 구조물에 외력이 가해지면 구조물에 변형이 발생하고, 구조물의 내부에 응력이 발생합니다.
그런데 구조물에 단순히 외력만 가해지는 것이 아니라 외력이 가해짐과 동시에 구조물 내부에 온도 변화가 발생을 하면, 기존의 단순 외력이 가해졌을 때와 다른 양상을 보이게 됩니다.
이는 온도 변화에 민감하지 않은 재료일 경우 변형이 크게 발생하지 않아 큰 영향을 미치지 않습니다.
하지만 온도 변화에 민감한 재료는 온도 변화에 의해서 변형이 크게 발생을 할 수가 있고, 이로 인해서 온도 변화가 없을 때에는 파괴가 발생하지 않을 구조물이 온도 변화의 영향에 의해서 파괴가 발생할 수가 있습니다.
그렇기 때문에 온도의 변화에 의해서 변형이 크게 발생하는 재질을 사용하는 구조물의 경우에는 반드시 열해석을 동반한 구조해석을 하여야 합니다.
그렇기 때문에 온도 변화에 영향을 크게 받는 구조물은 열전달 해석인 Heat Transfer Analysis를 먼저 진행을 하고, 해당 Data를 Static Analysis에 적용을 하여 구조물의 Boundary Condition을 설정하여 해석을 진행하여야 합니다.

우리는 이러한 해석을 Thermal-Structural Ductility Analysis (열-구조 연성해석)이라고 하며, 단순히 Structural Analysis를 하였을 때보다 좀 더 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.