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개요

미끄러짐 또는 분리가 발생할 수 있는 이질적 또는 동질적인 재료의 경계면을 생성합니다. 강성차이가 상대적으로 큰 지반과 구조부재 사이의 계면거동을 모사할 때 주로 적용합니다. 인터페이스 생성 방법은 작업환경(2D/3D)과 대상에 따라 분류됩니다. 인터페이스 요소를 생성하기 위해서는 반드시 특성이 정의되어 있어야 합니다. 직접 입력된 특성을 사용하거나, 인접한 요소의 특성으로부터 인터페이스 특성을 자동 계산하는 Wizard를 적용할 수 있습니다.

방법

NOTE

인터페이스 요소는 생성하는 즉시 해당 위치에서 연결된 절점을 자동으로 분리시키고 그 사이 법선 방향과 접선방향으로 특정강성을 갖는 요소를 생성하는 개념입니다. 따라서 인터페이스 요소 생성 이후 요소를 사용하지 않는 단계(ex 초기 원지반) 에서는 절점이 분리된 상태이기 때문에 해석 시 에러가 발생하며 이를 방지하기 위해 두 절점을 연결시켜 주는 요소가 필요합니다. 강체링크와 탄성링크를 생성할 수 있는 옵션을 제공하고 있으며, 탄성링크로 생성하는 경우, 강성이 큰 값으로 생성됩니다. 반대로 인터페이스 요소를 사용하는 단계에서는 임의로 생성된 강체링크 혹은 탄성링크를 해석에서 제외시켜 줍니다. "다른 요소 생성" 옵션으로 두 절점을 연결하는 링크요소를 자동생성 합니다.
인터페이스 재료는 아래와 같은 관계식을 이용하여 정의할 수 있습니다. 인접요소의 강성 및 비선형 파라미터를 이용하여, 가상두께(\(t_v\))와 강도감소계수(\(R\))를 적용합니다. 주변 지반, 또는 구조부재의 상대적인 강성차이에 따라 인터페이스 재료의 강성 및 파라미터는 다르게 적용되며, 위저드를 이용하여 간단히 설정할 수 있습니다.
\[ \begin{aligned} K_n &= E_{oed,i} / t_v \\[8pt] K_t &= G_i / t_v \\[8pt] C_i &= R \times C_{soil} \end{aligned} \]
- 여기서, \(E_{oed,i} = 2 \times G_i \times (1-\nu_i)/(1-2 \times \nu_i)\)
- (\(\nu_i\) = 인터페이스 프아송비 = 0.45, 인터페이스는 비압축성 마찰거동을 모사하기 위한 것으로 수치오류를 방지하기 위해 0.45를 이용하여 자동계산 합니다.)
- \(t_v\) = 가상두께(일반적으로 0.01~0.1범위의 값을 가지며, 인접요소간 강성차이가 클수록 작은값을 입력)
- \(G_i = R^2 \times G_{soil}\) (\(G_{soil} = E/(2(1+ \nu_{soil}))\), \(R\) = 강도감소계수)
작업환경과 구성요소 및 형상에 따라 아래와 같은 방법으로 생성할 수 있습니다.

2D 인터페이스 쉘 인터페이스 3D 인터페이스

요소 경계로부터

선택한 요소와 인접한 요소 사이의 경계 위치에 인터페이스 요소를 생성합니다. 하단의 그림과 같이 선택된 요소경계와 인접한 요소 사이에 경계면 요소를 생성합니다. 전체 요소를 모두 선택한 경우 인접한 요소가 없으므로 경계면 요소를 생성할 수 없습니다. 생성된 경계면 요소가 요소망의 내부에 존재하는 경우 경계면 요소는 그림과 같은 쐐기 형태입니다.

요소경계로부터

절점 ID 입력

절점 ID를 직접 입력하여 인터페이스 요소를 생성합니다. 절점을 Side1 과 Side2, 두 그룹으로 나누어 입력하여 인터페이스 요소의 형상을 결정합니다. Side1과 Side2에 입력된 절점개수는 같아야 하며, 각 치수별 형상은 다음과 같습니다.

요소로부터 변환

일반적인 1D, 2D, 3D 요소를 인터페이스 요소로 변환시킵니다. 일반적인 요소들은 절점의 순서가 일정하지 않기 때문에 짝을 이루는 절점 중에서 Base를 이루는 기준절점을 추가적으로 선택하여야 합니다.

요소변환

자유에지 / 자유면으로부터

마주보는 서로 다른 자유면/에지로 부터 인터페이스 요소를 생성합니다. 절점연결이 되지 않은 양쪽 모두의 자유에지 (3D경우에는 자유면)를 선택해야 하며, 자유에지(자유면)이 없는 경우 절점연결 > 분할 기능을 이용하여 미리 분리시켜 줍니다.

트러스/보 요소 이용 (쉘요소 이용)

트러스 / 보 요소를 선택하여 경계면 요소를 생성하는 방식입니다. 3D의 경우 쉘 요소를 이용합니다. 트러스 / 보/ 쉘과 같은 구조요소에 경계면 요소를 생성하면 아래 그림과 같이 요소의 양쪽방향으로 모두 경계면 요소가 생성됩니다. 따라서 경계면요소의 생성 방식이 트러스 / 보 요소로 생성인 경우 경계면요소의 요소망세트 별도 추가 옵션을 통해 각 방향의 경계면 요소가 분리생성할 수 있도록 합니다.

구조요소 이용
또한 경계면 요소와 연결된 지반요소가 시공단계 중 제거되는 경우 연결된 경계면 요소는 자동으로 제거되어 해석상 오류를 방지합니다.

절점으로부터

선택된 절점들의 연관성을 이용하여 인접한 요소들 사이에 인터페이스 요소를 생성합니다. 3D인 경우, 인터페이스 요소의 생성이 정상적으로 이루어지지 않을 경우, 분절점을 선택해 주는 것이 좋습니다.

트러스/보 요소이용(쉘요소 이용) (T/X-교차타입)

트러스/보 요소가 T 혹은 X 자 형태로 교차하는 형태에 인터페이스 요소를 생성합니다. 3차원 모델에서는 쉘 요소를 선택할 수 있습니다. 단, T 혹은 X자 형태로 인터페이스를 생성하기 때문에 트러스/보 요소를 기준으로 "분리된 인터페이스 요소망 등록" 옵션은 지원되지 않습니다.

트러스/보 요소이용(T/X 교차타입) 쉘 요소이용(T/X 교차타입)

요소망세트 이용 (T/X-교차타입)

요소망세트를 선택하여 T 혹은 X 자 형태로 교차하는 요소망 세트에서 인터페이스 요소를 생성합니다. 조적식 구조와 같이 경계면 요소가 교차하는 경우 요소망세트로 생성 방식을 통해 경계면 요소를 생성할 수 있습니다.

T/X 교차타입

최종 수정일: 2026-03-19

구조요소 이용