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강도설계를 위한 CAE해석의 활용방법

전문가 제언: ○ 최근 설계자를 위한 많은 해석도구가 있지만 대부분 적응적 방법을 채택하고 있다. 적응적(adaptive) 방법에는 두 가지가 있는데, 높은 응력 등을 감시하면서 요소특성을 표현하는 변위함수의 차수를 자동적으로 높은 차수로 하는 p법과 자동으로 상세한 메시(요소분할)를 작성하는 h법이 있다.

○ 적응적 방법에 의해 설계자는 CAE해석에 필요한 메시를 용이하게 작성할 수 있다. 그러나 p법은 초기의 요소형상을 참조하고 있기 때문에 메시가 작성될 때 요소가 파괴되면 해석평가에 불필요한 응력집중이 생겨 해석이 어려워 질 수 있다.

○ 인터페이스 조건이 모서리(edge)와 면에서 접촉이 발생하는 경우 물리적으로 응력이 집중하므로 적응적 방법은 이 응력을 계속 감시해 해석이 어려운 경우가 있다. 이런 경우에는 일반적으로 응력을 감시하는 장소를 변경하거나 사전에 상세한 메시(mesh)를 작성하는 것으로 회피할 수 있다.

○ 구조해석의 종류 중에 정적해석에는 선형(강성과 강도해석)과 비선형(소성가공이나 고무 등의 좌굴 또는 쉘 구조) 해석이 있고, 동적해석에는 고유 값(고유 값/공진주파수를 구한다)과 응답-형식(modal: 고유 값의 중합에서 응답)과 직접-선형, 직접-비선형(낙하?충돌이 대표적) 해석이 있으며 열 해석에는 정상(최종온도 상태)과 비정상(시간에 변화하는 온도) 해석이 있다.

○ CAE해석에서 메시를 작성하기 쉽도록 형상을 간략화 한다. 실제기계와 질량이 다르게 되는 간략화는 고유 값 해석에 적절하지 않고 정확한 고유진동수를 구할 수 없다. 그 경우에 사전에 체적(질량)을 확인하고 간략화한 후의 체적도 확인할 필요가 있으며 큰 차가 있는 경우는 물성 값을 해석하기위해 조정을 해서 질량을 일치시키는 방법을 적용하면 제품개발에 도움이 될 것이다.

저자: Hasegawa Hideki
자료유형: 학술정보