유한요소해석 실무의 기록되지 않은 규약 (The Unwritten Code of Practice in FEA)

크리스 할 Chris Hall

유한요소해석의 시대가 오기 전, 카우보이들이 소때를 몰고 다니던 시절. 삶은 힘들었고, 카우보이들은 씻지 못하고 그저 먼지 털어냈었다. 그들은 다른 사람들에 대한 충성, 존중과 공정한 정신을 바탕으로 기록되지 않은 규칙과 행동강령을 준수했다.

사람은 업에 상관없이 지키며 살아갈 규칙, 신조를 가져야한다. - 존 웨인

“A man's got to have a code, a creed to live by, no matter his job” - John Wayne

유한요소해석과 다양한 응력 분석 기법 또한 따라야할 규칙과 신조를 가져야 한다. 프로젝트의 승인이 빨리 나도록 오해의 소지가 있는 방법으로 유한요소해석의 결과를 보여주고 싶은 유혹이 있을 수 있다. 일부는 잠시동안 이런 방식으로 피해갈 수 있지만, 결국 다 들통나게 된다. 만약 설계가 설계규범의 요구조건을 충족시키지 못한다면, 가정에서 너무 과도한 보수성을 두었기 때문일 수 있다.  하지만 보수성의 제거는 더 많은 비용과 더 고차원의 분석을 해야한다는 것 의미한다. 고차원의 분석을 돌리는 것보다 설계를 변경하는 것이 종종 더 저렴하고 빠르다. 진실성과 투명성은 유한요소 분석가의 가장 중요한 자질 중 하나이다.

길이 이끄는데로 가지 말고, 대신 길이 없는 곳으로 가 발자취를 남겨라. - 랄프 왈도 에머슨

“Do not go where the path may lead, go instead where there is no path and leave a trail.” - Ralph Waldo Emerson

그저 당신의 회사가 오랜기간동안 특정 방법으로 일을 수행해왔다고 해서, 그것이 그 방식이 옳다거나 더 나은 방법이 없다는 것을 의미하지는 않는다. 유한요소해석은 당신이 지평을 넓히고, 항상 해왔던 방법에 대한 도전을 하고, 당신의 제품을 향상시킬 방법을 찾아내도록 도와줄 수 있다. 새로운 생각과 대체 설계, 새로운 소재들에 대한 탐험에 유한요소해석을 사용하라.

황소에게 앞쪽에서 부터, 말에게 뒤쪽에서 부터 또는 아무 방향에서건 바보에게 접근하지 말아라.

“Never approach a bull from the front, a horse from the rear, or a fool from any direction.”

분석 계획을 세우고, 유한요소 모델을 만들기 전에 너가 원하는 걸과를 얻을 수 있을지 확인해라. 프로젝트의 목표가 무었인가? 응력 해석 결과를 얻었을때, 그것으로 무엇을 할 것인가? 어떤 종류의 응력이 당신의 소재에 적합한가? 너무 크고 복잡한 유한요소 모델을 구축하려는 유혹이 있다. 단순하게 만들려고 노력하고, 선형 정적 분석을 이용하거나 만약 가능하다면 휴대용 계산기를 이용하라. 초기에 바르게 선택한 접근방법이 분석의 성공을 결정할 것이다.

전혀 너를 괴롭히지 않는 것들 때문에 방해받지 말아라. - 로이 빈

“Don't interfere with something that ain't bothering you none.” - Roy Bean

집중하고 당신의 분석을 특정 문제의 답을 구하는데 맞춰라. 만약 당신의 철제 부품이 250 MPa의 항복강도를 가지고 단지 수 백번 정도의 반복하중을 받는다면, 그리고 당신의 유한요소해석 결과가 그 응력이 65 MPa 정도라고 알려준다면, 수렴도 1% 이내의 수렴 메쉬 크기를 찾아야 할 필요가 없다. 5%의 수렴도로도 괜찮다. 실제론 단지 자중의 영향분석에 사용될 모델의 표면 위에 보기좋은 메쉬를 만드는데 많은 시간을 소모하지 마라. 아마도 당신은 어디에서 높은 응력이 발생할지 추정할 수 있을 것이므로 더 선별된 접근법에 당신의 공학적 판단을 사용하라.

만약 당신이 스스로가 구덩이 안에 있다는 걸 알게된다면, 땅을 파는 것을 멈춰라. - 윌 로저스

 “If you find yourself in a hole, stop digging”. - Will Rogers

우리가 모두 경험했듯이, 다중 접촉과 비선형 소재, 그리고 온갓 부가적인 것들을 이용한 유한요소해석 모델을 구축하여 당신이 얼마나 뛰어난지 증명하려는 독창적인 계획은 역효과를 낸다. 너무 많은것들을 투자했기 때문에 그 모델은 수렴에 가깝워서 되돌릴 수 없다. 하루하루가 갈 수 록 당신의 프로젝트 메니저는 질문을 던지기 시작하겠지만 당신의 모델은 여전히 먹통일 것이다. 다른 것들에 다가가거나 시도할 시기를 아는 것은 경험으로 부터 나온다.

마지막이자, 아마도 가장 유용한 격언은;

스풀*을 신고 절때 쪼그려 앉지 말아라. - 윌 로저스

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*스플: 뒤굽쪽에 스파크 휠이 달린 신발

원문 : https://www.linkedin.com/pulse/unwritten-code-practice-fea-chris-hall