특이성 - singularity

기술용어통 반디통 용어집

특이하다는 말은 정상적이지 않아 흔하지 않는 경우를 지칭한다. 이러한 용어가 공학분야에서도 종종 사용되고 있으며, 특히 유한요소법(finite element method)에서는 자주 등장하는 용어이다.

공학분야에 있어 특이성이란 물체 내 특정한 지점 혹은 부위에서 물체 거동이 급격한 변화를 나타내는 현상을 의미한다. 예를 들어 내부에 균열(crack)이 발생한 물체에 힘을 가하여 잡아당기면 균열이 있는 부분, 특히 균열의 선단부에서 응력(stress)이 급격하게 증가한다. 이러한 현상을 응력집중(stress concentration)이라고 부른다.

특이 거동은 수치해석(numerical analysis)에 있어 매우 어렵게 취급되고 있다. 왜냐하면 물체 거동의 이러한 급격한 변화를 수치해석적으로 계산하기가 매우 어렵기 때문이다. 예를 들어 균열 선단부의 정확한 응력값이 100이라면 수치해석으로 정확히 계산하면 이보다 훨씬 낮은 값 밖에 나오지 않기 때문이다.

이러한 특이거동을 유발시키는 원인은 크게 세 가지로 알려져 있다. 첫째는 물체의 표면이 180도 이상으로 꺾어지는 코너(corner) 부분, 둘째는 하중이 매우 좁은 면적에 집중되는 일명 점하중(point load)dl 작용하는 곳 그리고 마지막으로는 서로 다른 재질로 구성되어 있는 물체에 있어 재료간의 계면(interface) 이다. 균열의 경우에는 형상이 꺾이는 각도가 360도에 해당되기 때문에 특이성이 가장 심한 경우로 취급되고 있다.

이러한 특이성을 수치해석적으로 정확히 계산하기 위해서 특이요소(singular element) 혹은 매우 조밀한 요소망(fine mesh)이 효과적인 것으로 알려져 있다..

. C106

기술용어통 요소망 수치해석 유한요소법 category-cae 균열 특이성 특이요소