1. 축구공과 골대의 충돌: 왜 '비선형 해석'일까?일반적인 구조 해석에서는 재료가 변형되었다가 원래대로 돌아오는 선형적인 관계를 주로 다룹니다. 하지만 축구공이 골대에 부딪히는 상황은 다릅니다. 대변형 (Large Displacement): 슛을 맞은 축구공은 순간적으로 형태가 엄청나게 찌그러집니다. 재료 비선형 (Material Non-linearity): 공 내부의 공기압과 고무/가죽 성분은 힘을 받을 때 일정한 비율로 변형되지 않습니다. 접촉 비선형 (Contact Non-linearity): 공과 골대가 닿는 면적이 시간에 따라 급격하게 변합니다. 따라서 이 현상을 정확히 예측하기 위해서는 반드시 '비선형 해석(Non-linear Analysis)' 기술이 필요합니다. 2. 솔리드웍스 시뮬레이션으로 본 충돌의 순간영상 속 비선형 해석 결과를 보면 축구공이 파이프 형태의 골대에 부딪힐 때의 응력 분포(Von Mises Stress)와 변형 과정을 한눈에 확인할 수 있습니다. 충돌 직전 : 빠른 속도로 날아온 축구공이 골대 파이프와 접촉을 시작합니다. 최대 변형 및 응력 집중 : 공이 골대에 깊숙이 파고들면서 공의 형태가 크게 찌그러집니다. 이때 골대와 공이 맞닿는 부위에 붉은색으로 표시되는 최대 응력(약 14.719 N/mm²)이 집중되는 것을 볼 수 있습니다. 반발 및 분리 : 축구공이 가진 탄성 에너지가 다시 방출되면서 골대를 밀어내고 튕겨 나가게 됩니다. 이 과정에서 골대 파이프 역시 미세하게 흔들리며 충격을 흡수합니다. 비선형해석에 성공한 티니코 국내기업 사례▶
