liminfoNASTRAN Reference
NASTRAN 카드/요소/DMAP 레퍼런스
NASTRAN Reference 소개
NASTRAN 레퍼런스는 MSC Nastran 또는 NX Nastran을 사용하는 구조 해석 엔지니어와 FEA 엔지니어를 위한 검색 가능한 치트 시트입니다. 형상 정의(GRID 절점, CORD2R/CORD2C/CORD2S 좌표계), 1D 요소(CBAR 일정 단면 빔, CBEAM 가변 단면 워핑 빔, CROD 축력 로드), 2D 쉘 요소(CQUAD4 4절점 사각형, CTRIA3 3절점 삼각형, PSHELL 멤브레인/굽힘/전단 재질 속성), 3D 솔리드 요소(CHEXA 8/20절점 육면체, CTETRA, CPENTA, CPYRAM, PSOLID 속성)의 Bulk Data 카드 형식과 필드 설명을 완전하게 제공합니다.
재료 및 하중 섹션에서는 등방성 재료 정의(MAT1: E, G, NU, RHO, 열팽창계수), 이방성 쉘 재료(MAT2 강성 행렬, MAT8 직교이방성), 집중 하중(FORCE: 크기와 방향 벡터), 면 압력 하중(PLOAD4: 요소 면), 중력 가속도(GRAV: MAT1에 밀도 필수), 온도 하중(TEMP/TEMPD), 단일점 구속(SPC/SPC1: 고정/핀/롤러), 다점 구속(MPC 선형 방정식), 강체 요소(RBE2 강체 연결 vs RBE3 하중 분배)를 다룹니다.
솔루션 시퀀스 섹션에서는 가장 많이 사용되는 5가지 해석을 Case Control과 Bulk Data 설정과 함께 제공합니다. SOL 101(변위/응력/반력 출력의 선형 정적), SOL 103(EIGRL 주파수 추출의 고유치 해석), SOL 105(고유값 해석의 선형 좌굴), SOL 111(FRF 출력의 모달 주파수 응답), SOL 200(DESVAR, DVPREL1, DRESP1, DCONSTR 카드의 설계 최적화). 출력 요청(DISPLACEMENT, VONMISES/CORNER STRESS, STRAIN)과 필수 PARAM 카드(POST, AUTOSPC, COUPMASS, WTMASS, K6ROT)도 포함됩니다.
주요 기능
- GRID 절점 정의와 좌표계 옵션(CORD2R 직교, CORD2C 원통, CORD2S 구면)
- 1D/2D/3D 요소 레퍼런스: CBAR, CBEAM, CROD(1D), CQUAD4, CTRIA3, PSHELL(2D), CHEXA, CTETRA, CPENTA, PSOLID(3D)
- 재료 카드: MAT1 등방성(강철/알루미늄 예시, E, NU, RHO) 및 MAT2 이방성 복합재료
- 하중 카드: FORCE(집중), PLOAD4(면 압력, THRU 범위), GRAV(중력), TEMP/TEMPD(열하중)
- 경계 조건: SPC/SPC1(단일점 구속), MPC(다점 방정식), RBE2 vs RBE3 강체 요소
- 솔루션 시퀀스: SOL 101(정적), SOL 103(모드), SOL 105(좌굴), SOL 111(주파수 응답), SOL 200(최적화)
- 출력 요청: DISPLACEMENT, STRESS(VONMISES, BILIN, CORNER), STRAIN, SPCFORCES와 SORT1/SORT2, PRINT/PLOT 옵션
- 필수 PARAM 카드: POST(-1, OP2), AUTOSPC, COUPMASS, WTMASS(단위 변환), K6ROT(쉘 드릴링 강성)
자주 묻는 질문
NASTRAN에서 절점과 좌표계는 어떻게 정의하나요?
GRID 카드를 사용합니다: GRID ID CP X1 X2 X3 CD PS SEID. ID는 고유 절점 번호, CP는 입력 좌표계(0=기본 직교), X1/X2/X3는 좌표, CD는 출력 좌표계, PS는 자유도 구속(123456이면 완전 고정)입니다. 로컬 좌표계는 CORD2R(직교), CORD2C(원통), CORD2S(구면)로 정의합니다.
CQUAD4와 CTRIA3 요소는 언제 사용해야 하나요?
항상 CQUAD4(4절점 사각형)를 주 쉘 요소로 사용합니다. CTRIA3(3절점 삼각형)는 강성이 과다하게 나올 수 있으므로, 사각형으로 채울 수 없는 메쉬 전이 영역에서만 사용하세요. 삼각형 비율은 전체 요소의 5% 이하를 유지합니다. 더 높은 정확도를 위해 CQUAD8(8절점)이나 CTRIA6(6절점) 고차 요소를 고려하세요.
RBE2와 RBE3 요소의 차이는 무엇인가요?
RBE2는 강체 연결을 만들어 마스터(독립) 절점이 모든 슬레이브(종속) 절점을 제어하며, 모델에 인공 강성을 추가합니다. 볼트, 용접, 강체 연결 시뮬레이션에 사용합니다. RBE3는 강성 추가 없이 하중을 분배하며, 참조 절점의 운동이 주변 가중 절점에서 보간됩니다. 구조를 인위적으로 강화하지 않고 면적에 하중을 적용할 때 사용합니다.
선형 정적 해석(SOL 101)은 어떻게 설정하나요?
Executive Control: SOL 101 / CEND. Case Control: SUBCASE에 SPC(경계 조건 세트 ID), LOAD(하중 세트 ID), 출력 요청(DISPLACEMENT=ALL, STRESS(VONMISES,BILIN)=ALL, SPCFORCES=ALL)을 정의합니다. Bulk Data: GRID 절점, 요소(CQUAD4 등), 속성(PSHELL), 재료(MAT1), 하중(FORCE/PLOAD4/GRAV), 구속(SPC1)을 정의합니다.
고유진동수를 구하는 모드 해석은 어떻게 수행하나요?
SOL 103에서 Case Control의 METHOD 카드가 Bulk Data의 EIGRL 카드를 가리킵니다. EIGRL은 주파수 범위(V1~V2, Hz)와 모드 수(ND)를 지정합니다. 예: METHOD=10, EIGRL 10 0.0 1000.0 20이면 0~1000 Hz 사이에서 20개 모드를 추출합니다. 결과에는 고유진동수, 모드 형상, 유효 질량 분율이 포함됩니다.
좌굴 해석(SOL 105)은 어떻게 작동하나요?
SOL 105는 두 개의 SUBCASE가 필요합니다. Subcase 1은 정적 하중(SPC + LOAD)을 적용하고, Subcase 2는 STATSUB(BUCKLING)=1로 Subcase 1을 참조하며 METHOD 카드로 EIGRL을 가리킵니다. 고유값은 좌굴 하중 계수입니다. 적용 하중에 고유값을 곱하면 임계 좌굴 하중이 됩니다. 고유값 > 1이면 현재 하중에서 안전합니다.
NASTRAN에서 어떤 단위 체계를 사용해야 하나요?
NASTRAN은 단위를 강제하지 않으므로 일관성을 유지해야 합니다. 일반적 체계: SI(N, m, kg, s)에서 E는 Pa, RHO는 kg/m3; 또는 mm 기반(N, mm, tonne, s)에서 E는 MPa, RHO는 tonne/mm3(강철: E=210000, RHO=7.85E-9), GRAV 가속도 9810. 필요시 PARAM WTMASS로 질량 단위를 변환합니다.
가장 중요한 PARAM 카드는 무엇인가요?
PARAM POST -1은 후처리용 OP2 바이너리 출력을 활성화합니다. PARAM AUTOSPC YES는 특이 자유도를 자동 구속합니다. PARAM COUPMASS 1은 집중 대신 결합(일관) 질량행렬을 사용합니다. PARAM WTMASS는 질량 단위를 변환합니다. PARAM K6ROT 100.0은 쉘 요소에 드릴링 강성을 추가합니다. PARAM PRTMAXIM YES는 F06 파일에 최대값을 출력합니다.