구조 해석 소프트웨어, midas MeshFree
주요 CAE 소프트웨어 소개
■ 개발 및 자료 제공 : 마이다스아이티, 031-789-2000, www.midasit.com
수년에 걸쳐 CAD(Computer-Aided Design) 시스템은 와이어 프레임 또는 면 기반의 모델에서 솔리드 모델과 파라메트릭 기반 모델까지 개발되었으며, 생산성 및 기하 형상의 완성도가 비약적으로 발전해 왔다.
midas MeshFree(마이다스 메시프리)는 설계 엔지니어에 의해서 완성된 CAD 모델 원형을 그대로 활용하여, 사용자가 요소망 생성 없이 시뮬레이션을 할 수 있는 기법으로 개발된 구조해석용 소프트웨어이다. midas MeshFree는 간략화 작업과 노동 집약적인 요소망 생성 작업 없이 빠르고 직관적으로 해석을 수행할 수 있다. 요소망을 생성하지 않는 작지만 새로운 변화는 시뮬레이션의 환경을 크게 변화시키고 있다. 개념 및 초기 설계 단계에서 설계 엔지니어를 중심으로 설계한 원본 CAD 형상을 그대로 활용하여 빠르고 효율적으로 분석할 수 있으며, 성능 검토 후 빠른 의사 결정으로 통해 설계에 보다 개선된 사항을 반영할 수 있다.
1. 설계 단계 CAE와 MeshFree
CAE의 목표는 제품의 제반 성능을 정략적으로 예측하고, 설계에 적용하여 최적설계를 달성하는 것이다. 설계 단계 CAE는 설계 초기 단계인 기획 및 기본 설계 단계에서 성능을 분석하여, 양산 후 발생 가능한 문제점을 사전에 찾아내고, 이를 개선하는 것을 목적으로 한다.
midas MeshFree는 기존 FEM 기반의 해석 프로세서에서 가장 많은 노동력과 경험이 필요했던 부분인 간략화 과정 및 요소망 생성 작업을 제거함으로써 설계 엔지니어가 직관적으로 사용할 수 있도록 개발되었다. midas MeshFree의 개발 개념은 설계단계 CAE를 적극적으로 지원하고, 설계 엔지니어가 빠르게 제품을 학습하여 설계 과정 중에서 자신이 설계한 제품을 성능을 빠르게 파악하는 것으로 다음과 같은 원칙을 기반으로 개발하였다.
■ No geometry cleanup and simplifications
■ No mesh generation by user
■ No failed analysis
■ Performance and accuracy comparable to finite element method
midas MeshFree는 CAD 모델을 직접 이용하며 해석을 수행하기 위해서는 3D CAD 불러오기, 하중/경계조건 정의, 마지막으로 해석 실행 및 결과 분석인 3단계의 프로세스만으로 해석 결과를 도출할 수 있는 사용 편의성을 제공한다.
또한, 상용 CAD와의 연계성을 강화하여 CAD에서 정의한 재료 정보를 자동으로 불러올 수 있으며, 설계 변경된 모델도 최소한의 작업으로 해석을 수행하여 결과를 확인할 수 있는 Auto-Update 기능을 제공하고 있다. 단순히 설계 엔지니어가 간단하게 시뮬레이션을 수행하는 것을 목적으로 하는 것이 아니라, 결과를 분석하고 이를 빠르게 설계에 반영하여 변경된 성능을 빠르게 분석할 수 있도록 개발하였으며, 기업 내에서 최소의 노력으로 설계 단계 CAE 프로세스를 구축할 수 있도록 개발하였다.
2. MeshFree 주요 해석 기능
midas MeshFree 솔버는 강성 및 강도를 검토할 수 있는 선형 및 비선형 정적 해석, 진동 특성을 분석할 수 있는 모드 및 동해석(과도, 주파수, 랜덤진동, 응답 스펙트럼), 온도 하중에 대한 영향을 파악할 수 있는 정상/비정상 상태 열전달 해석을 제공하고 있으며, 설계 제품의 수명을 검토할 수 있는 피로해석과 최적 설계 안을 도출할 수 있는 위상 최적 설계 기능까지 제공하고 있으며, 주요 해석 기능은 다음과 같다.
현재 상용적으로 사용하는 무요소 방법들은 공통적으로 경계조건을 만족시키는 어려움과 비선형성에 의해 강성을 갱신하여 해석에 반복적으로 반영해야 하는 방식에 어려움을 겪고 있다. MeshFree는 체적 적분 기법을 통해 해석 대상의 강성을 계산하며, Update Lagrangian 기법을 이용하여 다양한 비선형성에 의해 갱신되는 강성을 반영할 수 있도록 개발하였다.
midas MeshFree에서 제공하는 비선형성은 대변형, 대회전이 유발되는 기하학적 비선형 문제, 탄소성 모델의 항복 이후 성능과 고무와 같은 초탄성 재료의 성능을 검토할 수 있는 재료 비선형, 그리고 공간상의 두 물체가 서로 맞닿을 수는 있으나, 관통할 수 없다는 조건을 기본 가정으로 하는 접촉 비선형 문제를 검토할 수 있다.
midas MeshFree의 정렬격자 기반의 최신 해석 기술은 모델 간략화 및 이상화 없이 3D CAD 원형을 그대로 해석할 수 있는 기술이며, 강성, 강도, 진동, 열전달 및 열응력, 내구수명 그리고 최적화 기술까지 제공하고 있어 초기 설계단계에서 다양한 설계 안에 대한 제품의 성능을 설계 엔지니어를 중심을 검토할 수 있는 혁신적인 해석 기술이다. midas MeshFree는 설계 초기 단계에서 제품의 제반 성능을 정략적으로 예측하고 최적 설계를 달성할 수 있도록 지원하여 설계 시간 및 비용을 절감하고 혁신적인 설계안을 도출할 수 있도록 개발된 제품이다.
좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다.
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작성일 : 2023-12-25