DOF(자유도)는 유한 요소 해석에 대해 해석된 가장 기본적인 변수입니다. 각 요소 그룹마다 다른 자유도가 있습니다.
자유도는 요소의 각 노드에서 변환 또는 회전에 해당합니다. 요소 유형에 따라 노드당 최대 6의 자유도가 가능합니다.
- 1 방향 변환(종종 X 변환)
- 2 방향 변환(종종 Y 변환)
- 3 방향 변환(종종 Z 변환)
- 4 방향 회전(종종 X 회전)
- 5 방향 회전(종종 Y 회전)
- 6 방향 회전(종종 Z 회전)
원통형 좌표계에서 자유도는 다음과 같습니다.
- 자유도 1은 r 방향을 따른 변환에 해당
- 자유도 2는 θ 방향을 따른 변환에 해당
- 자유도 3은 z 방향을 따른 변환에 해당
- 자유도 4는 r 방향을 기준으로 한 회전에 해당
- 자유도 5는 θ 방향을 기준으로 한 회전에 해당
- 자유도 6은 z 방향을 기준으로 한 회전에 해당
이 때문에 자유도가 종종 숫자 1, 2, 3, 4 등의 관점에서 설명됩니다.
솔리드 요소는 노드당 3의 자유도를 가집니다. 솔리드는 각 노드에서 변환(DOF)만 지원합니다. 따라서 모멘트를 솔리드에 직접 적용할 수 없습니다. 모멘트는 회전 자유도처럼 작동합니다.
아래 표시된 그림의 각 그리드(G1-G4)는 변환만 가능합니다. 이는 Autodesk Nastran 솔버에서 솔리드 요소에 대한 형성입니다.
쉘 요소는 노드당 6번째 자유도와 유사한 5 자유도를 가집니다.
이 소프트웨어에서 선 요소는 노드당 6 자유도를 가집니다.
회전, 변위 및 온도가 노드에 대해 해석됩니다. 일부 요소에는 보간 순서를 늘리는 요소당 추가 노드 기능이 있습니다. 솔리드 요소의 기본 구성은 포물선형이지만 선형 순서 옵션이 있습니다. 쉘 요소의 기본 구성은 선형이지만 포물선형 옵션이 있습니다. 선 요소의 기본값은 선형이고 대체 구성이 없습니다.
요소 수량을 계산하기 위해 솔버는 가우스 점이라는 지정된 점을 사용하여 요소 체적을 통합하므로 가우스 구적법을 사용하여 이 통합을 수행합니다. 요소 순서를 증가시키면(포물선형 대 선형 선택) 솔버가 프로세스에서 사용되는 가우스 점 수를 늘립니다.