LS-DYNA는 충돌·낙하·성형 해석에서 **접촉(Contact)**을 정밀하게 계산할 수 있는 강력한 기능을 제공합니다.
또한 다양한 후처리(Post-processing) 출력 데이터를 통해 해석 결과를 검증하고 설계를 최적화할 수 있습니다. 이번 글에서는 대표적인 접촉 모델과 후처리 활용법을 정리합니다.
1. 접촉(Contact) 해석의 필요성
충돌이나 낙하 문제에서는 부품 간 상호작용이 핵심입니다.
접촉이 제대로 정의되지 않으면 비현실적인 관통, 침투, 혹은 과도한 강체 거동이 발생할 수 있습니다.
LS-DYNA는 접촉을 슬레이브(Slave)와 마스터(Master) 관계 또는 자동 감지(Auto-detection) 방식으로 정의하며, 다양한 알고리즘을 지원합니다.
2. 대표적인 접촉 모델
2.1 Automatic Contact
- 가장 많이 사용되는 기본 접촉
- 부품 간 충돌을 자동으로 감지하여 계산
- *CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE (자기(Self) 접촉)
- *CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE (부품 간 접촉)
2.2 Tied Contact
- 두 부품을 접착처럼 연결
- 용접부, 접착부, 플랜지 고정에 활용
- 옵션: Tiebreak → 일정 조건(응력/변형률) 초과 시 분리 가능
2.3 Self Contact
- 동일 파트 내부의 자체 접촉(Self-contact)
- 좌굴 해석이나 얇은 판이 접히는 문제에 사용
2.4 Eroding Contact
- 파손 요소 삭제 후 새롭게 드러난 면을 접촉면으로 자동 인식
- 폭발, 관통 해석에서 필수
2.5 Sliding Contact
- 마찰 조건 반영 가능
- 접촉 시 상대 운동과 마찰력 계산
- 자동차 브레이크 패드, 금속 성형 해석에 활용
3. 접촉 계산 방식
- Penalty Method (기본)
- 침투 발생 시 스프링 힘으로 밀어내는 방식
- 계산 효율 높음
- Constraint Method
- 슬레이브 노드를 마스터 면에 강제로 구속
- 정확성 높지만 계산량 많음
👉 해석 목적과 정확도 요구 수준에 따라 선택합니다.
4. 후처리(Post-processing) 출력 데이터
LS-DYNA는 다양한 출력 포맷을 제공합니다.
4.1 Binary 파일
- d3plot: 기본 결과 (변형, 응력, 변위, 속도)
- d3dlf: 초기 평형 상태 출력
- intfor (Interface Force): 접촉력 확인
4.2 ASCII 파일
- nodout: 노드 변위, 속도, 가속도
- elout: 요소 응력, 변형률
- rcforc: 리액션 포스(구속력)
- matsum: 재료별 에너지 분포
- secforc: 섹션 힘/모멘트
👉 ASCII 데이터는 엑셀에서도 확인 가능, 그래프 기반 검증에 유용.
5. 접촉 및 후처리 활용 사례
- 자동차 충돌 해석
- 차체 패널 간 접촉 정의 + 탑승자 더미와 좌석 벨트 접촉
- 출력: 탑승자 가속도 곡선, 안전성 지표
- 스마트폰 낙하 해석
- 외부 케이스와 액정 간 접촉 정의
- 출력: 접촉 응력 분포, 충격 하중 전달
- 폭발/관통 해석
- Eroding Contact으로 파손 및 잔류 구조 계산
- 출력: 관통력, 잔류 두께, 손상 영역
6. 접촉 정의 시 유의사항
- 마스터/슬레이브 선택은 강체-연성체 기준으로 설정
- 과도한 접촉 조건은 계산 효율 저하 가능
- 필요한 데이터만 출력 설정 → 해석 시간 단축
- 해석 목적에 따라 마찰 계수와 접촉 옵션 신중히 적용
결론 및 다음편 예고
LS-DYNA의 접촉(Contact) 모델은 해석의 정확도를 좌우하는 핵심 요소입니다.
자동차 충돌, 전자기기 낙하, 폭발 해석 등에서 적절한 접촉 조건을 정의하고, 후처리 데이터를 분석하면 설계 개선에 직접 활용할 수 있습니다.
다음 글에서는 **“자동차, 항공, 전자, 방산: LS-DYNA 산업별 활용 사례”**를 주제로, 실제 산업 현장에서의 적용 예시를 상세히 다루겠습니다.