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지성CAE - 유한요소법에 의한 구조물의 모델링 기술(A Creative Thinking CAE : Modeling Technology in Structural Design by using Finite Element Method)

전문가 제언: □ 모델링이란 대상으로 하는 구조물의 거동을 정확하면서도 계산부하에 소요되는 시간을 단축하도록 컴퓨터를 이용하여 대상구조물의 거동을 정확하게 모의하는 기술을 말한다. 개발 설계의 초기단계에서 구조물이 수행해야 할 기능을 최대한으로 발휘할 수 있도록 기본 형태를 창조하는데 사용되는 방법을 Creative thinking CAE이라 한다.

□ 피라미드, 에펠탑, 로켓, 스페이스 셔틀 등 전에 유사 설계 사례가 없었던 것을 창생해내는 데는 심안(마음의 눈)의 역할이 절대적이었던 것으로 알려져 있다. 현대는 컴퓨터의 발달에 따라 데이터베이스의 축적과 3차원 영상 표시능력으로 인해 심안으로 그린 이미지를 눈으로 보아가며 수정 보완할 수 있는 Creative thinking CEA시대가 눈앞에 다가왔다.

□ 최근의 CAD/CAM과 CAE의 급진적인 발달은 심안을 키우는 데 중요한 역할을 하게 될 것으로 믿는다. 현대에는 과거의 설계 사례(템플릿)가 많으므로 심안에만 의존하지 않고 이들을 위해 만들어진 규칙이나 Creative thinking CAE를 활용할 필요가 있다.

□ Creative thinking CAE를 실행하는 데 필요한 구조 설계 규칙과 설계요령은 구체적으로 다음과 같이 설명한다. 구조 설계 규칙은 1)구조 각 부분의 역할이 명백하여야 한다. 2)구조 형태가 간단해야 한다. 3)안전하여야 한다. 합리적 설계요령은 1)역선(force line)을 그린다. 2)힘의 전달 경로를 짧게 하는 것이 좋다. 3)힘은 고강성의 부재에 많이 작용한다. 4)힘은 힘의 평형조건에 의해 시스템 내에서 평형상태를 유지하게 한다. 5)변형 적합성을 고려해야 한다. 6)자기 충족의 원리를 사용한다. 7)강성이 필요한 곳에는 인장 및 압축부재를, 유연성이 필요한 곳에는 벤딩부재를 사용한다. 그러므로 이들은 기계 구조물 설계에서 필수적인 기본 사항들로 일반 공학도라면 Creative thinking CAE와는 상관없이 꼭 읽고 마음에 새겨두어야 할 내용이라고 생각한다.

저자: Keishi KAWAMO ; Takeshi MAEJIMA
자료유형: 학술정보