문석봉 지음 / 2만 5000원 / 청담북스 이 책은 제조업 프로세스에서 요구되는 정적구조해석의 기반을 다질 수 있도록 기획됐다. ▲사각중공판을 통해 구조해석, 열전달, 열응력, 모달해석의 기본적인 사용방법 습득 ▲ 기계설계기사 실기에서 출제된 유형을 활용하여 구조해석, 열전달, 열응력, 모달해석 연습 ▲ 조립품으로 구성된 실제 해석 경험 등의 내용을 담았다. 솔리드웍스를 연습하는데 무리가 없도록 상세한 이미지와 설명을 수록했으며, 과제를 통해 예제의 목적을 확인하고, 작성하고, 모범 결과와 비교하도록 가이드를 제공한다. 또한 실습 파일과 결과 파일이 따로 구분되어 있어서 미흡한 부분을 스스로 체크할 수 있다. 솔리드웍스 모델링과 도면에 대한 기초 지식이 없어도 따라하기에 무리가 없도록 구성됐으며, 2022년 버전에서 작업한 실습 파일은 중립 파일로 솔리드웍스 버전에 관계 없이 사용 가능하다.

앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공사례   맥스웰(Ansys Maxwell)과 모터캐드(Ansys Motor-CAD)는 모터의 전자기장 해석에 자주 쓰이는 소프트웨어이다. 이번 호에서는 맥스웰과 모터캐드의 연성해석에 대해 2024년도 업그레이드 내용을 소개하겠다.   ■ 이상현  태성에스엔이 EBU-LF팀의 매니저로 전자기장 해석 기술 지원 및 교육, 용역 업무를 담당하고 있다. 홈페이지 | www.tsne.co.kr   맥스웰과 모터캐드의 비교 소개 맥스웰은 유한요소해석으로 전기기기, 전력소자, 전자기기, 케이블, 버스바(busbar) 등의 전자기장 해석 솔루션을 제공한다. 모터캐드는 모터 설계를 위한 다양한 솔루션을 제공하며 전문적인 사용자 인터페이스를 갖추고 있다.  <그림 1>은 앤시스 제품을 이용한 모터의 해석 흐름을 보여준다. 모터캐드는 물리 기반의 전문 솔루션으로, 해석을 진행하기 이전에 모터의 개념 설계(concept design)에 사용하는 것을 추천한다. 다중물리 솔루션과 열전달 솔루션의 시너지 효과와 함께 모터의 성능을 정확하고 빠르게 예측할 수 있다. 그리고 앤시스의 모터캐드와 맥스웰 해석을 이용하여 모터 설계 환경 구축 및 전자기 특성 개선을 할 수 있다. 그리고 앤시스 메커니컬(Ansys Mechanical)과 CFD를 이용하여 진동/소음, 응력, 방열 해석 등을 할 수 있고, 이는 시스템 전체 검증 및 통합 환경에 적용시킬 수 있다.   그림 1. 앤시스 제품을 이용한 모터 해석 흐름    맥스웰과 모터캐드는 모터의 전자기장 해석을 할 수 있다는 공통점이 있다. 차이점은 맥스웰은 전자기장 해석만 가능하고 모터캐드는 전자기장과 열, 구조 해석이 가능하여 다물리장을 고려한 모터 성능 예측이 가능하다. 그리고 맥스웰은 자유로운 모델링으로 모터뿐만 아니라 변압기, 인덕터, 센서, 액추에이터, 배터리 등의 다양한 제품을 해석할 수 있지만 모터캐드는 회전기기만 해석 가능하다. 추가로 모터캐드는 2D 기반의 형상을 지원하기 때문에 Radial Flux 모터만 해석이 가능하고 AFPM과 같은 Axial Flux 모터는 지원하지 않는다. 맥스웰은 2D, 3D 해석이 가능하기 때문에 모든 형태의 모터 해석이 가능하다. 대신에 모터캐드는 유한요소해석을 위한 세팅이 맥스웰에 비해서 자동으로 되어 있는 것이 많아서, 사용하기가 간편하고 해석 시간도 빠르다는 장점이 있다.   앤시스 모터캐드 2024의 업그레이드 내용 2024 업그레이드의 주된 내용은 모터 디자인과 해석 정확도, 해석 시간 단축이다. 디자인 부분에서는 파이썬(Python)을 이용하여 기존에 정해져 있던 형상을 사용자가 좀 더 자유롭게 변경 가능하고 회전자에 방사 방향으로 오일 스프레이 쿨링이 추가되었다. 해석 정확도 부분에서는 맥스웰의 자기장 해석 결과를 모터캐드의 랩 모듈(Lab Module)로 불러와서 효율맵 해석이 가능해졌다. 이 기능은 영구자석형 모터와 권선계자형 모터, SynRM 이 세 가지 모터만 현재까지 가능하다. 그리고 모달(Modal) 해석에서 강성, 고유 진동수, 댐핑 계수의 값을 튜닝할 수 있게 추가되어 실제 측정 데이터나 다른 해석 결과 데이터를 기반으로 튜닝할 수 있다. 마지막으로 해석 속도를 더 증가시키고자 멀티스레딩(multi-threading) 설정이 랩 모듈에도 추가되었다. 이 기능은 Emag 모듈에만 있었는데 랩 모듈에도 추가되면서 효율맵을 만들 때 좀 더 빠르게 계산이 가능하다. 맥스웰이나 앤시스의 다른 툴은 멀티 코어 해석 시 따로 HPC 라이선스가 필요하지만, 모터캐드는 기본으로 사용 가능하다. Thermal Transient 해석 솔버도 알고리즘을 업데이트하여 기본적인 해석 속도가 향상되었다. 이번 호에서는 해석 정확도에서 맥스웰과 모터캐드 연성해석 부분을 다룬다. <그림 2>는 모터캐드와 맥스웰의 연성해석으로 효율맵을 출력하는 흐름을 나타낸다. 가장 먼저 맥스웰에서 모터(Motor) 해석이 가능한 디자인을 먼저 만들어 놓고, 모터캐드에서 맥스웰 파일을 불러온다. 불러온 후 몇 가지 세팅을 한 다음에 ‘Build Model’을 누르면 자동으로 맥스웰 파일이 실행되면서 변수화 해석을 진행하게 된다. 변수화 해석이 종료되면 맥스웰 결과 데이터를 모터캐드로 자동으로 불러와서 효율맵을 출력해준다.   그림 2. 모터캐드와 맥스웰 연성해석 흐름     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

#태성에스엔이 #CAE교육 #유동, 구조, 전자기장 이론 단 4시간에 CAE 기본기 완성! 유동, 구조, 전자기장 핵심이론과 AI 시대의 CAE 동향까지 만나보세요   이 내용이 보이지 않으신다면 여기를 눌러주세요!   왜 기본기가 중요할까요? 35년 이상 전통을 가진 태성에스엔이에서 오랜 노하우를 녹여 해석의 기본기를 다질 수 있는 세미나를 준비했습니다. 태성에스엔이의 CAE Academy 교육 중 가장 인기 많은 강좌를 아시나요? 바로 기본 교육 입니다. 예비 엔지니어도, 신입 엔지니어도, 10년 이상 경력직 엔지니어도 해석의 기본에 대한 니즈가 있더라고요. 단 4시간에 유동/구조/전자기장 해석의 기본기를 복기하고 싶다면 꼭 참석하세요. CAE에 대한 관심과 레벨업을 위한 갈증이 있으신 분이라면 모두 환영합니다! AI의 시대, 기본만 다루냐구요? AI와 Ansys 유동/구조/전자기장 해석을 접목시켜 새로운 해석을 만들어내는 방법부터 해석의 기본 이론과 실제 현업에서 사용되고 있는 기술사례까지! 엔지니어가 가장 궁금해 하는 내용을 그야말로 All-in-One 코스로 준비했습니다. 국내 유일, 최고 등급 [Ansys Apex Channel Partner] 태성에스엔이가 하루완성 CAE : 유동해석, 구조해석, 전자기장 해석의 기본기 다지기 프로젝트를 시작합니다.     ✔️#세미나별 #핵심 키워드 유동해석 : 6월 12일(수) #실내유동 #열전달 #공력해석 #Meshing #다상유동 #운동해석 #AI와 CFD 동향   구조해석 : 7월 4일(목) #재료 비선형 #진동해석 #피로수명 #해석 실무사례 #설계 #AI와 구조해석 동향   전자기장해석 : 7월 25일(목) #EMI·EMC #모터전자장 #SI·PI·EMC #변압기 #안테나 #방열해석 #AI접목   세미나 장소 : 포스코타워 역삼 3F 이벤트홀 *위 내용은 내부 사정에 따라 변경될 수 있으니 자세한 사항은 홈페이지에서 확인하세요!

앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공사례   최근 전기자동차의 수요가 증가함에 따라 전기자동차의 성능을 보다 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 모터 분야에서 헤어핀(hairpin) 코일의 적용으로 성능이 향상됨을 확인하였으며, 이미 여러 양산형 모델에도 적용되어 실사용 중에 있다. 그러나 헤어핀 코일은 복잡한 제조 공정 및 제작 기술이 필요하다는 단점이 있다. 이렇게 기존 생산 공정에서 발생할 수 있는 문제점을 해결하고 추가적인 성능 향상을 도출하기 위해 금속 3D 프린팅 기술을 적용하여 모터 코일을 제조하는 방법이 연구되고 있다.  이번 호에서는 앤시스에서 제공되는 맥스웰(Maxwell)과 앤시스 애디티브(Ansys Additive)를 활용한 시뮬레이션을 기반으로 헤어핀 코일의 DfAM(Design for Additive Manufacturing) 및 적층공정 해석을 수행하며 전체 제작 프로세스를 제시하고자 한다.    ■ 김선명 원에이엠 DfAM팀의 연구원으로, 적층제조 특화 설계를 담당하고 있다. 이메일 | smkim@oneam.co.kr 홈페이지 | www.oneam.co.kr   전기자동차용 헤어핀 모터 코일 헤어핀 코일이란 <그림 1>과 같이 헤어핀의 형상처럼 직사각형 단면의 도선을 구부려서 제작되는 모터 코일이다. 기존의 원형 도선의 권선 형태로부터 성능 개선을 위해 개발되었으며, 성능 향상이 입증되어 이미 상용 전기차량에 적용되어 실사용 중에 있다. 이러한 직사각형 단면의 헤어핀 코일을 사용하는 이유는 기존 원형 코일 대비 높은 점적률(fill-factor)을 갖기 때문이다. 점적률이란 <식 1>과 같이 모터고정자의 슬롯 면적 대비 구리 도선이 차지하는 면적의 비로 계산이 된다. 점적률이 높아지면 <그림 2>와 같이 도선 간 빈 공간 영역이 작아진다. 따라서 상대적으로 권선 저항이 낮아지게 되고 도선간 접촉 면적이 증가함에 따라 열전달 계수가 높아져, 방열 효과도 증가하는 효과가 있다. 이러한 헤어핀 코일의 적용으로 원형도선 대비 모터의 성능을 향상시킬 수 있다.   식 1   그림 1. 헤어핀 코일   그림 2. 원형 도선과 헤어핀 코일의 비교(출처 : MG Motor article : Why 1% efficiency improvement means so much, Hairpin Technology : Hubiz)   헤어핀 코일은 <그림 3>과 같은 공정을 통해 조립된다. 제일 먼저, 원재료인 사각형 단면의 코일을 헤어핀 형태로 성형한 후 모터 고정자의 슬롯에 조립한다. 그 다음 같은 상끼리 연결될 수 있도록 트위스팅(twisting) 공정을 거친 후, 서로 접촉하는 도선끼리 용접하는 과정을 거쳐 완성된다. 추가로 도선에 용접될 부분의 절연재를 제거하는 등의 공정이 필요하다. 이처럼 헤어핀 코일 모터는 복잡한 제작 절차와 제작 공정이 필요하며, 특히 고난도의 용접 기술이 요구된다. 무엇보다 제조 공정 중 제품에 문제가 발생한다면 문제가 되는 부분만 처리가 불가능하기 때문에, 제작 공정이 처음부터 수행되어야 한다.   그림 3. 헤어핀 코일의 조립 공정(출처 : Maximising E-Machine Efficiency with Hairpin Windings, by Shaoshen Xue-Motor Design Limited)   이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 금속 3D 프린터를 사용한 모터 코일의 금속 적층제조에 대한 연구가 진행되고 있다. 금속 적층제조는 다음과 같은 장점이 있다. 제작 공정 간소화 : 헤어핀 코일의 3D 프린팅 공정 적용 시 3D 프린팅 장비만 있다면 기존의 복잡한 제작 공정이 필요 없으므로, 제작 공정을 보다 간소화시킬 수 있다. 일체화 : 개별 파트로 나누어진 헤어핀 코일을 일체화하여 하나의 부품으로 제작이 가능하기 때문에, 용접을 최소화한 공정이 가능하여 제작 중 파트 불량률을 최소화할 수 있다.  설계 자유도 향상 : 헤어핀 코일 형상의 제약이 없으므로 형상 구현의 자유도가 높기 때문에, 성능 향상을 위한 설계가 용이하다.  금속 적층제조를 고려한 헤어핀 코일의 설계를 위해서 시뮬레이션을 기반으로 전자기 성능 분석, 열 특성 분석, 적층 공정 해석의 전체 설계 및 제작 프로세스를 진행한다. 이 글에서는 앤시스 맥스웰과 앤시스 애디티브를 활용한 시뮬레이션을 기반으로 헤어핀 코일의 DfAM 및 적층공정 해석을 수행하며, 전체 제작 프로세스를 제시하고자 한다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

멀티피직스 해석, Strand7   주요 CAE 소프트웨어 소개   ■ 개발 정보 : Strand7 Pty Ltd, www.strand7.com  ■ 자료 제공 : 씨앤지소프텍, 02-529-0841, www.cngst.com Strand7(스트랜드7)은 복잡한 모델을 정확하게 분석하기 위한 고도의 자동화된 모델링 기능을 이용하여 구조, 열, 전자기 및 유체, 동역학 등을 포함하는 멀티피직스 문제를 간편하게 분석할 수 있는 유한요소 모델링 기능과 강력한 해석 솔버를 제공하고 있는 범용 유한요소 해석 소프트웨어이다. 2. 주요 특징 (1) 파라메트릭 및 기하 모델링 직관적이고 쉬운 그래픽 사용자 인터페이스는 전체 모델링 프로세스를 처음부터 끝까지 작업이 가능하다. 번거로운 Geometry 수정 작업을 거치지 않고 바로 모델링 작업을 수행할 수 있으며, 국부적인 영역에 대한 메시 사양을 정의와 CAD와의 커플링을 통해 CAD에서 정의한 영역 및 파라미터 정보를 가져올 수 있다.  (2) General Equation Input 수학 방정식을 사용하여 다양한 수식 데이터를 입력할 수 있다. (3) 모델 호환 DXF, IGES, STEP, Stereo-Lithography file Import / Export MSC/NASTRAN, ANSYS, STAAD-Pro, SAP2000 file Import / Export. (4) 요소 및 재료 Strand7은 1D Beam, 2D Plate & Shell, 3D Brick, Con-tact, Cable, Damper 등의 다양한 요소 및 전 세계 다양한 규격의 Beam Library를 제공한다. Strand7은 Isotropic, Orthotropic, Anisotropic, Lami-nate, Rubber, Carbon Fiber, Glass, Timber, Fluid, Soil 및 사용자정의 재료 물성을 지원한다.   (5) Automatic Mesh Generation Strand7에는 매우 직관적이고 간편한 강력한 자동 Mesh Generation 기능이 포함되어 있다. 이 기능은 자동 Mesh Generation 기능을 이용하여, 2D Plate/Shell 모델링이나 3D Brick 모델링을 매우 빠르고 간편하게 생성할 수 있다. (6) Verification Tools 복잡한 매시와 수치 입력 데이터의 검증을 그래픽을 통하여 체크할 수 있는 툴로, 구조물에 입력 오류나 입력 위치 등을 그래픽 Contour를 사용하여 사용자가 쉽게 검증하고 찾을 수 있도록 제공한다. (7) API 함수 기능 Strand7 API (응용 프로그래밍 인터페이스)를 사용하면 외부 컴퓨터 프로그램을 통해 Strand7과 상호 작용할 수 있다. Strand7 API에서 지원되는 언어는 C, C ++, C #, Pascal, Delphi, Visual Basic, FORTRAN, Matlab, Python 등 Win-dows DLL 파일을 동적으로 구성할 수 있는 모든 프로그램 언어이다. (8) 해석 기능 Strand7은 정적해석, 동적해석, 재료비선형해석, 열전달과 열응력해석까지 매우 다양한 해석을 수 행할 수 있다. Strand7의 Solver 기능은 다음과 같다. - Linear & Nonlinear Static - Natural Frequency - Response Spectra and Harmonic Dynamic - Linear and Nonlinear Transient Dynamic - Linear and Nonlinear Buckling - Heat Transfer & 콘크리트 수화열 - Collapse, 피로도 & Creep  - 대변형 해석 (현수교, 사장교, Cable Structure) - Laminated 복합소재 해석 - 막구조(Membrane) 해석 - 이동하중 해석 (영향선 및 영향면) - 시공단계별 해석 - 지반 해석 (9) Post Processing Strand7은 해석된 결과를 응력도, 변위, Cutting Plane, 그래프, 레포트 등의 다양한 플롯 기능과 3차원 애니메이션 기능을 통해 명확하고 정확한 분석이 가능하다.   3. 적용 분야 Strand7은 건축/토목 강구조, 콘크리트 구조, 지반구조물 등에 활용 가능하고, 중공업 분야와 기계 분야, 항공기/선박디자인, 의용공학, 전자기, 복합소재 등 다양하고 광범위한 분야의 설계 분야에서 활용이 기능하다. 4. 지원 전략 Strand7 지속적인 연구, 개발과 벤치마크 테스트를 통한 검증결과를 및 검증 문서와 예제 파일 사용자에게 제공하고 어떠한 에러 발생시, 사용자에게 문제 해결을 위한 즉각적인 기술 지원을 한다. Strand7은 프로그램에서 사용된 각종 유한요소이론에 대한 설명과 정보들을 자세하게 기술한 Theoretical 매뉴얼을 제공하여 사용자로 하여금 해석 결과에 대한 신뢰도를 더욱 높일 수 있게 한다.     좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

설계자를 위한 유동 해석 소프트웨어, SOLIDWORKS Flow Simulation   주요 CAE 소프트웨어 소개    ■ 개발 : Dassault Systèmes, www.solidworks.com/domain/simulation ■ 자료 제공 : 다쏘시스템코리아, 02-3270-7800, www.3ds.com/ko / 노드데이타, 02-595-4450, www.nodedata.com / 메이븐, 02-852-2555, www.swmaven.co.kr SOLIDWORKS(솔리드웍스) 사용자가 사용할 수 있는 SOLIDWORKS Flow Simulation은 설계 시 유체 유동 및 열전달 시뮬레이션 수행을 통해 제품의 성능을 향상하고 설계 통찰을 얻을 수 있는 포괄적인 유동 해석 기능을 제공한다.  CFD(Computational Fluid Dynamics)를 기반으로 해석을 수행하며 Add-in 형태로 제공되어, SOLIDWORKS CAD 모델을 SOLIDWORKS Flow Simulation 환경에서 그대로 활용할 수 있다. 따라서 CAD 모델 변경시 해석 모델이 자동으로 업데이트되는 장점을 지닌다. 제품 개발 시 설계와 해석을 동시에 진행하여야 하는 경우 합리적이고 효율적으로 업무를 진행할 수 있다. SOLIDWORKS Flow Simulation은 단일 파트로 구성된 지오메트리에서 어셈블리까지 모두 활용할 수 있으며 외부 유동, 내부 유동, 복합 열전달, 비뉴턴 유체, 자유수면 고려, 다공성 매체, 입자 스터디 등 다양한 해석 기법을 제공하며 정상 상태에서 비정상 상태 해석까지 수행할 수 있다. 다양한 난류 모델 및 내장되어 있는 유체 모델을 손쉽게 선택할 수 있도록 구성되어 있으며 ‘마법사’ 기능을 통해 까다로운 유동해석 조건을 손쉽게 부여할 수 있다. Electronics Cooling 및 HVAC 모듈을 추가할 경우 확장된 해석 기능 활용을 통해 전자제품 냉각 해석 및 HVAC 관련 해석을 수행할 수 있다.  SOLIDWORKS Flow Simulation은 지오메트리 변경에 따른 최적화 해석을 자동으로 수행하는 기능을 제공하는 등 해석에 국한하지 않고 설계 전반에 필요한 통찰을 제공한다. 해석 시 사용자가 보유한 모든 computing resource(Number of CPU Cores) 사용에 제약이 없으며, SOLIDWORKS Simulation 구조 해석에 필요한 정적 하중을 생성할 수 있다. 해석에 필요한 모델 생성의 경우 지오메트리 기반으로 자동 생성되며, 손쉽게 수정 및 관리할 수 있다.   좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

금속 3D 프린팅 적층제조 해석, Simufact   주요 CAE 소프트웨어 소개   ■ 개발 : Simufact Engineering, www.simufact.com ■ 자료 제공 : 한국엠에스씨소프트웨어, 031-719-4466, www.mscsoftware.com/kr   1. Simufact : 금속 가공 산업을 위한 가상 제조 Simufact(시뮤팩트)는 금속 성형(Forming), 용접(Welding), 열처리(Heat treatment), 적층(AM, Additive Manufac-turing) 공정에 대한 해석을 수행할 수 있는 시뮬레이션 솔루션이다. Simufact 솔루션을 통해 블랭킹, 와이어/빌렛 전단 가공, 다단계 성형, 펀칭, 트리밍, 열처리, 기계적 접합, 용접 및 적층 공정 등을 시뮬레이션할 수 있어, 제조 공정 최적화 및 비용 절감이 가능하다. 2. Simufact Forming : 완벽한 3D 기능을 통해 금속 성형 제조 프로세스에 대한 정확한 시뮬레이션 수행  ■ 단조(Forging), 성형(Forming) 해석  ■ 박판 성형(Sheet metal forming) 해석  ■ 압연(Rolling, Ring rolling) 해석  ■ 자유단조(Open die forging) 해석  ■ 열처리(Heat treatment) 해석  ■ 기계적 접합(Mechanical joining) 해석  3. Simufact Welding : 복잡한 용접 공정 중 발생하는 용접 변형 및 잔류 응력 예측  ■ 아크 용접(Arc welding) 해석  ■ 레이저 빔 용접(Laser beam welding) 해석  ■ 전자 빔 용접(Electron beam welding) 해석  ■ 브레이징(Brazing) 해석  ■ 저항 점 용접(Resistance spot welding) 해석  ■ DED(Direct Energy Deposition) 해석  ■ 열처리(Heat treatment) 해석  ■ 냉각(Cooling) 공정 해석  4. Simufact Additive : 변형, 잔류 응력 등 금속 3D 프린팅 출력물의 결과 예측  ■ 적층(Additive Manufacturing, Build-up) 공정 해석  ■ 서포트(Support) 절단(Cutting) 및 제거(Removal) 공정 해석  ■ 열처리(Heat treatment) 해석  ■ 힙(HIP, Hot Isostatic Press) 공정 해석  ■ Metal Binder Jetting - Sintering 공정 해석 5. 주요 기능 ■ 병렬처리(Parallel Processing)를 통한 해석 속도 증대 ■ 직관적이고 사용자 편의성을 고려한 사용자 인터페이스 ■ Simufact Forming · 복잡한 기계장치의 기구학적 특성 고려 · 소재의 비선형 재료 특성(소성, 변형률, 온도 효과) 고려 · 성형 공정 해석 결함 예측 · 열역학적 특성 고려 : 초기 가열 조건, 성형 및 마찰로 인한 온도 상승, 소재/환경 간 열전달 · 미세 조직(Micro-structure) 거동 예측 · 재료 물성 데이터베이스 제공 ■ Simufact Welding · 복잡하고 다양한 용접 공정(순서, 속도, 열량 등) 시뮬레이션 · 용접 공정 및 용접 후 변형, 잔류 응력 예측 및 용접 결함 파악 · 다양한 용접 열원 및 구속조건 모델 · 상 변화(Phase transformation)를 고려한 용접해석 · 열영향부(Heat affected zone) 예측 및 용접 후 강도 평가 ■ Simufact Additive · 적층 공정의 각 단계별 응력, 변형 및 크랙(Crack) 예측 · 매크로(Macro) 해석 기능: 보정(Calibration) 기능 · 메조(Mezo) 해석 기능: 열 및 열-구조 연성해석 · 적층 해석 결과와 실제 출력물 또는 초기 설계 데이터와 비교 분석 기능 6. 적용 효과 ■ 성형, 용접 및 적층 공정 시뮬레이션을 통해 공정 ■ 설계 최적화 및 생산 비용 절감 ■ 성형 해석과 용접 해석의 연계해석을 통해 실제 제조 공정 설계 및 제품의 품질 향상     좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기   

유동해석, 멀티피직스 해석, Simcenter FLOEFD   주요 CAE 소프트웨어 소개   ■ 개발 : 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, www.siemens.com ■ 자료 제공 : 델타이에스, 070-8255-6001, www.deltaes.co.kr Simcenter FLOEFD는 지멘스 NX, Solid Edge, CATIA V5, Creo, SolidWorks와 같은 기계설계 3D CAD에 탑재된 CFD 해석 툴이다. Simcenter FLOEFD는 MCAD 환경에서 실행되기 때문에 3D CAD 데이터의 전환 또는 이동없이 곧바로 해석을 진행할 수 있다. 몇 번의 클릭만으로 복잡한 형상에 대한 유동 해석을 쉽고 빠르게 수행할 수 있다. 설계로부터 성능을 평가하고 재설계하는 반복 시간을 크게 단축시켜준다. 1. 제품의 주요 특징  (1) FAST ■ 3D CAD 데이터 정리의 신속한 진행 및 3D CAD에서 CFD 소프트웨어로의 Geometry transfer가 불필요 ■ 계산공간 내 유동영역 자동 검출 ■ 벽면 근처 조밀한 격자 불필요(Integral Boundary Layer Model 사용) ■ 수치계산-이론식-실험에 의한 경험식 등의 조합을 사용하여 CFD 해석을 수행(격자 등의 문제로 수치 해를 구하기 곤란한 곳에 경험식/이론식을 자동 적용하여 해를 구할 수 있음) (2) EASY ■ CFD 해석에 대한 전문지식을 요구하지 않음(3D CAD 설계자들에 유리)  ■ 3D CAD로 설계와 CFD 해석을 수행, 설계자들은 익숙한 환경에서 쉽게 사용이 가능함 ■ 수치계산-이론식-경험식 등의 자동 사용으로 수렴성이 매우 뛰어남 ■ 자동으로 육면체 격자 제작하여 해석하며, 사용자 필요시 수동격자 제작 가능 (3) ACCURACY ■ 2015년 일본자동차학회 상용 CFD 소프트웨어 자동차 외부유동 해석 블라인드 테스트 시험결과 비교, FLOEFD는 STAR-CCM+와 함께 가장 정확한 CFD 해석 소프트웨어임이 확인됨 2. 주요 기능 (1) 유동 해석 ■ 정상상태 및 과도상태 해석(Steady state and transient analysis) ■ 압축성 / 비압축성 유동 해석(Compressible / incompressible fluid flow analysis) ■ 해석 영역 내 일치하지 않은 유체해석 용 격자의 자동 연결 ■ HVAC 정확한 모델링을 위한 HVAC 전용 모듈 (2) 열 해석 ■ 정상상태 및 과도상태 해석(Steady state and transient analysis) ■ 전도, 대류, 복사열전달 해석(Conduction, convection and radiation) ■ 조립제품 및 단품 등에 대한 thermal coupling 해석, CFD 해석 결과와 구조해석 소프트웨어와의 data interface  (3) 전자기장 해석 ■ 저주파 전자기장 해석(Low frequency EM analysis) ■ 고주파 전자기장 해석(High frequency EM analysis) (4) EDA 인터페이스 기능(data importing with EDA(PADS, ORCAD, Altium, etc…)  (5) 구조해석 ■ 정적 선형 구조해석(Static Linear analysis) ■ 정적 비선형 구조해석(Static non-linear analysis) ■ 육면체 자동격자 제작  (6) 배터리 해석 전용 모듈 (7) LED 해석 전용 모듈(Special purpose analysis module for LED lamp) ■ LED 열 모델링  ■ Monte Carlo 복사모델을 사용하여 LED 광원을 정확하게 해석   좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

멀티피직스 해석, 안전 시뮬레이션, Simcenter 3D   주요 CAE 소프트웨어 소개    ■ 개발 : 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, www.plm.automation.siemens.com/global/ko ■ 자료 제공 : 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, 02-3016-2000, www.plm.automation.siemens.com/global/ko / 델타이에스, 070-8255-6001, www.deltaes.co.kr / 스페이스솔루션, 02-2027-5930, www.spacesolution.kr   Simcenter 3D는 구조, 음향, 유동, 열, 모션, 전자기장, 재료 및 복합소재 해석을 지원하고, 최적화 및 다중 물리 시뮬레이션을 포함하는 시뮬레이션 솔루션이다.  솔버 및 전/후처리 기능은 시뮬레이션 기반의 통찰력을 시간 내에 얻기 위해 필요한 모든 도구를 제공한다. 또한, 1D/3D를 연동한 시뮬레이션 및 시험/시뮬레이션을 연계한 Hybrid 모델링 기능 덕분에 Simcenter 3D는 이전보다 현실적인 시뮬레이션 성능을 제공할 뿐만 아니라, 데이터 관리 기능을 갖춘 확장 가능한 개방형 CAE 통합 환경이다.  Simcenter 3D는 고성능의 지오메트리 편집, 연상 시뮬레이션 모델링 및 다분야 솔루션을 업계 전문 기술과 통합하여 시뮬레이션 프로세스 속도를 단축한다. Simcenter 3D는 모든 CAD 데이터와 함께 사용할 수 있는 독립형 시뮬레이션 환경을 제공하며, NX와 통합되어 원활한 CAD/CAE 경험을 제공한다. 1. 주요 기능 (1) CAE 전처리(Pre-Processing) 기능 CAD/CAE 단일 사용자 환경에서 설계자부터 전문 해석자까지 사용 가능한 CAE 전/후처리 도구를 제공하고, 높은 수준의 CAD 수정/편집 기능을 이용하여 더욱 효율적이고 빠르게 3D 시뮬레이션 모델을 생성할 수 있다. ■ 설계 검증을 위한 CAE/CAE 통합 사용자 환경지원 ■ 다분야, 다물리 해석을 위한 플랫폼 제공 ■ 동기화 기술로 직관적이고 빠른 CAD 수정 ■ CAD 형상 연계 유한요소 생성 ■ 복잡한 모델을 위한 유한요소 Assembly 구조 지원 ■ Simcenter Nastran 외 3rd Party Solver 지원 ■ 설계 검증 프로세스 구축 및 자동화 가능 (2) 구조 해석 Nastran Solver를 이용하여 정적, 모드, 좌굴 해석 등의 선형 구조 해석을 지원하고, 미소변형 및 거동하는 대형 제품의 구조 해석을 빠르게 수행하는 SMP, DMP 방식의 병렬계산을 지원한다. 기하 비선형, 접촉, 소성, 크립, 초탄성 거동 등 모든 비선형 모델을 지원할 뿐만 아니라, 대부분의 선형 비선형 문제를 순차적으로 수행할 수 있는 Multistep 솔루션을 제공한다.  특히 가스터빈, 펌프 등의 회전 시스템이 작동할 때 회전 RPM/Unbalance/Gyroscope 효과에 의해 공진주파수가 변화하여 진동을 유발하는 형상에 대해 예측하고 개선하는 Rotor Dynamics 솔루션과 3D Printing 형상의 제작 과정에서 열변형 등의 문제를 사전에 예측하여 변형된 보상 형상을 CAM에 내보냄으로써 실제로 출력하고자 하는 형상을 trial-and-error를 최소화하는 Additive Manufacturing 솔루션을 제공한다. (3) 음향 분석 음향 해석은 보다 조용한 제품, 소음 규제 준수, 음장 예측 작업 등 당면 과제를 해결하는 데에 도움이 될 수 있다. Simcenter 3D는 통합 솔루션 내에서 내부 및 외부 음향 해석을 제공하여 초기 설계 단계에서 정보에 기반한 의사 결정을 지원하여, 제품의 음향 성능을 최적화하도록 한다. 확장 가능한 통합 모델링 환경에는 효율적인 솔버와 해석이 용이한 시각화 기능이 통합되어 있어서 제품의 음향 성능을 신속하게 파악할 수 있다. ■ 경계요소법(BEM), 유한요소법(FEM), 기하 음향학(RAY) 기반의 음향해석 지원 ■ AML(Automatically Matched Layer)을 이용한 무한 방사조건 지원 ■ FEM AO(Adaptive Order)를 이용한 계산속도 향상 ■ 다양한 시뮬레이션을 이용한 소음해석 프로세스 → MBD/EM/CFD to NVH (4) NVH & FE-TEST Correlation 시스템 수준의 FE 및 테스트 결합 Hybrid 모델을 만들고 실질적 하중 조건 규명(TPA)과 소음 및 진동 반응을 시뮬레이션 하는데 필요한 도구가 결합되어 있다. 소음 및 진동 성능을 탐색하고 가장 중요한 원인을 정확히 파악하기 위한 여러 가지 시각화 및 해석 도구가 여기에 포함된다. 사용자에게 익숙한 도구를 통해 엔지니어는 설계를 신속하게 수정하고 소음 및 진동 성능의 영향을 몇 분 안에 평가할 수 있다.  Simcenter 3D는 시뮬레이션 모델의 신뢰성을 향상시킬 목적으로 측정된 동특성과 예측 모델 사이의 상관관계를 규명하고, Nastran SOL200 기반의 민감도 해석을 통해 시뮬레이션 모델의 신뢰성 향상 및 모델링 표준화를 지원하는 FE-TEST Correlation을 지원한다. (5) 모션 해석 복사기, 슬라이딩 선루프 또는 윙플랩 같은 복잡한 기계 시스템의 작동 환경을 이해하는 것은 어려울 수 있다. 모션 시뮬레이션은 기계 시스템의 반력, 토크, 속도, 가속도 등을 계산한다. CAD 형상 및 어셈블리 구속조건을 정확한 모션 모델로 즉시 변환하거나 처음부터 직접 모션 모델을 만들 수 있으며, 내장된 모션 솔버와 후처리 기능을 통해 제품의 다양한 거동을 연구할 수 있다. (6) 내구 해석 내구성 엔지니어에게 가장 어려운 작업은 가장 효율적인 방식으로 오류 방지 구성요소와 시스템을 설계하는 작업이라는 데에는 이견이 없다. 피로 강도가 충분하지 않은 시스템 부품은 영구적인 구조적 손상과 생명에 위협이 될 수 있는 상황을 초래할 수 있다. 실수는 제품 리콜을 초래해 제품뿐만 아니라 전체 브랜드 이미지에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.  개발 사이클이 짧아지고 품질 요구사항이 계속 증가하면서 테스트 기반 내구성 방식은 그 한계를 드러내고 있다. 시뮬레이션 방법으로 내구성 성능을 평가하고 향상시키는 것이 유일하게 유효한 대안이다. Simcenter는 실제 하중 조건을 빠르고 정확하게 고려해 피로 수명 예측 해석을 수행할 수 있는 최첨단 해석 방법에 대한 액세스를 제공한다. (7) 열해석 Simcenter 3D Thermal은 열 전달 솔루션을 제공하고 복잡한 제품 및 대형 어셈블리에 대한 전도, 대류 및 복사 현상을 시뮬레이션할 수 있는 기본 기능 뿐만 아니라 정교한 복사 분석, 고급 광학 특성, 복사 및 전기가열 모델, 1차원 유압 네트워크 모델링 및 위상 변화, 탄화(Charring) 및 삭마(Ablation)와 같은 고급 재료모델을 위한 광범위한 방법을 제공한다. 사용자는 Simcenter 3D 통합 환경을 활용하여 신속한 설계변경 및 열 성능에 대한 신속한 피드백을 얻을 수 있고, 설계 및 엔지니어링 프로세스와 쉽게 통합되는 Simcenter 3D 열 해석 솔루션은 설계자와 해석자의 공동작업을 용이하게 하여 제품 개발의 생산성 향상을 지원한다. ■ 분리, 불일치 요소면, 형상의 자동 연결 ■ 모델링 자동화를 위한 유저 서브루틴, 유저 플러그인, 수식 및 API를 지원 ■ 통합된 환경에서 복합 열전달, 열-유동, 열-구조 등 연성해석 수행 가능 ■ ECAD와 연계로 반복작업과 모델링 에러 개선 (8) 유동해석 Simcenter 3D Flow는 복잡한 부품 및 어셈블리의 유체 유동을 모델링하고 시뮬레이션하기 위한 정교한 도구를 제공하는 CFD 솔루션이다. 잘 확립된 Control-Volume 공식의 성능과 정확성을 Cell-Vertex 공식과 결합하여 Navier-Stokes 방정식으로 설명된 유체 운동을 이산화하고 효율적으로 해결한다. 압축성(Compressible) 유체 및 고속(High Speed) 유동, non-Newtonian 유체, 무거운 입자추적(tracking of heavy Particles) 및 다중회전 기준 프레임(multiple rotating frames of reference)을 포함하는 내부 또는 외부 유체의 유동 시뮬레이션을 지원한다. ■ 단일 환경에서 Multi-Physics 시뮬레이션 기능 지원, 열-구조-유동 연성해석 ■ ECAD와 연동하여 전자장치의 냉각을 위한 최적화된 열-유동 해석 도구를 제공 (9) Material Engineering 오늘날 다양한 분야에서 첨단 소재를 사용함으로써 제품을 혁신하고 있으며, 이러한 이유로 새로운 소재들이 시장에 빠른 속도로 도입되고 있다. 첨단 소재를 제품에 적용할 때 균열은 매우 중요한 고려 사항이지만, 첨단 소재의 마이크로(micro) 및 메조(meso) 균열은 기존의 유한 요소법으로 모델링 및 해석하기가 어렵다.  하지만 Simcenter 3D는 완전한 대표 체적요소(RVE : Representative Volume Element) 분리, 소재 내부의 균열 또는 응집 영역(cohesive zones) 등 마이크로 레벨의 재료 특성을 고려할 수 있으며, 이를 통해 매크로(macro) 구조 모델과 마이크로 구조 모델이 전체 격자가 분리된 상태에서 균열이 소재를 통해 전파되는 현상을 해석할 수 있다.  (10) 저주파 전자기장 해석 Simcenter 3D LFEM은 모터, 변압기, 스피커 등의 전기기기에 대한 성능, 열에 의한 에너지 손실과 같은 전자기적 특성을 예측하는 솔루션을 제공한다. 3D CAD 모델로부터 전자기장 해석 모델을 구축하여 정교한 자성 재료 정의하고 속성, 경계 조건 및 통합 1D 회로 모델링 도구를 사용하는 부하를 정의할 수 있으며, 결과의 정교한 후처리를 수행하는 전자기장 해석 전과정을 지원한다. ■ 전자기장 해석에 필요한 고급 재료물성 지원 ■ 6자유도 운동을 고려한 전자기장 해석 ■ 해석 시간을 절감하는 고급 격자생성 기능 및 경계조건 지원(Smart Meshing & BC) ■ 전자기-열 연성해석 ■ 전자기장 해석결과로부터 열/유동/소음진동 해석을 진행하는 프로세스 제공 (11) 고주파 전자기장 해석 Simcenter 3D HFEM은 항공우주 산업의 전자기 호환성(EMC) 관련 인증의 핵심 주제인 번개(IEL) 및 고강도 복사장(HIRF)의 간접 효과를 검증하는 시뮬레이션을 지원한다. 또한 자동차 산업에서 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 및 센서뿐만 아니라 EV 파워 트레인의 EMC 및 전자기 간섭(EMI) 성능을 검증하고 개선하는 고주파 시뮬레이션을 지원한다. Simcenter 3D에 탑재된 Simcenter 고주파수 EM 솔버는 Maxwell의 전자기 방정식을 풀기 위한 적분방(MoM 및 MLFMA)을 기반으로 하는 전파 솔버를 지원한다. 또한 UTD 및 IPO를 기반으로 점근법(asymptotic methods)을 사용할 수 있고, 2.5D 및 전체 3D 필드 문제를 효율적으로 해결하기 위해 다양한 솔버가 통합되었다. 솔버 가속 옵션(MLFMA, DDM, 다중 경계 조건 MoM기반 알고리즘)이 내장되어 대규모 시스템의 계산 시간을 단축한다. (12) 안전 시뮬레이션  Simcenter 3D Safety(Madymo)는 자동차 안전 시뮬레이션에 광범위하게 사용되고 있으며, 엔지니어가 고급 통합 안전 시스템을 생성하는 데에 필요한 기능을 제공한다. Simcenter 3D Safety는 탑승자 및 보행자 안전 개발을 위한 전용 사용자 환경을 제공하며, 빠르고 정확한 솔버는 광범위한 DOE 및 최적화 연구를 가능하게 한다.  Simcenter 3D Safety는 다물체 동역학(MBD), 유한요소(FE) 및 전산유체역학(CFD) 기술을 단일 솔버에 통합하여, 엔지니어에게 정확성과 속도 간의 적절한 균형을 유지하면서 안전 시스템을 모델링할 수 있는 유연성을 제공한다. 또한 활성 인체 모델은 모든 뼈, 근육 및 연부조직 재료로 인체를 모델링할 수 있어, 충돌 안전 시뮬레이션 시 차량 탑승자 및 보행자의 골격, 근육, 관절 등의 상세 상해정도 분석 및 평가를 지원한다. (13) 타이어 시뮬레이션 Simcenter 3D Tire는 차량의 동적 시뮬레이션을 위해 타이어의 거동을 모델링하는 플랫폼과 서비스를 제공한다. Simcenter 3D Tire를 통해 차량 제조 업체와 공급 업체는 실질적인 타이어 특성을 고려할 수 있고, 모든 동역학 시뮬레이션 툴 및 연산 시스템과 연동될 수 있는 타이어 모델을 변수화 및 표준화하기 위해 필요한 타이어 테스트를 최소화할 수 있다.  MF-Tyre는 모든 주요 차량 동적 시뮬레이션 툴에서 사용할 수 있는 Pacejka Magic Formula 기반 타이어 모델이다. MF-Swift는 승차감, 도로 하중 및 진동 분석을 위한 MF-Tyre의 확장 모듈이다. MF-Swift는 MF-Tyre 기능에 일반적인 3D 장애물 포위(obstacle enveloping) 및 타이어 벨트 동역학을 추가 지원한다. 이러한 접근 방식을 통해 모든 관련 차량 동적 시뮬레이션을 수행할 수 있는 올인원(all-in-one) 타이어 모델의 생성을 지원한다.      좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기