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리커다인 V9R2, MFBD에서 멀티피직스까지 해석 편의성과 성능 향상
2018-10-04 893 0

 

  • 개발 및 공급 : 펑션베이
  • 주요 특징 : 고품질의 메시를 위한 다양한 기능 및 메시 힐링 기능 추가, MFBD 성능 개선, 열응력을 고려한 해석, UI 편의성을 위한 시스템 내비게이터 추가, CAD 계층을 조정하여 가져오기 기능 추가, 다분야 통합 해석을 위한 Acoustics 툴킷 추가, 입자와 유연체의 연성해석 지원 등
  • 사용 환경(OS) : 64비트 윈도우 7/8/10

 

리커다인(RecurDyn)의 새로운 버전인 리커다인 V9R2는 다양한 성능 개선과 신규 툴킷의 추가로 사용성을 더욱 높였다.

서브시스템 간 쉽고 빠른 이동이 가능한 ‘시스템 내비게이터’와 CAD 계층구조를 고려한 ‘CAD 임포트(Import)’, 모델링 요소를 그룹화할 수 있는 ‘제너럴 그룹(General Group)’ 등 모델링 편의성 관련 기능이 개선되었다.

더욱 정확하고 쾌적한 MFBD(Multi Flexible Body Dynamics) 해석을 위한 메셔(Mesher) 기능 개선과 MFBD 성능 개선이 이루어졌으며, 열응력과 열변형률을 고려한 MFBD 해석 기능이 추가되었다.

다분야 통합 해석에서는 이제 입자와 유연체간의 연성해석을 지원하며, FMI 기반 다중 코시뮬레이션(Co-Simulation)이 가능한 제너럴 코심(General CoSim) 기능이 추가되었다. 또한, 소음 특성을 분석할 수 있는 어쿠스틱스(Acoustics) 툴킷이 새롭게 추가되었다.


모델링 편의성

 

리커다인의 UI 편의성의 핵심은 해석자, 설계자 모두가 쉽고 빠르게 작업을 완료할 수 있게 하는 것이다. V9R2에서는 리커다인 모델링 단계에서 사용자의 작업시간을 단축시킬 수 있는 다양한 기능이 추가되었다.

 

시스템 내비게이터

 

리커다인 모델링 과정에서 여러 개의 서브 시스템을 사용할 경우, 계층구조가 복잡해질 수 있다. 이때, 새롭게 추가된 시스템 내비게이터를 통해 모델에 속한 여러 서브 시스템의 내부 엔티티 구조를 한눈에 파악하고 원하는 서브 시스템의 에디트 모드(Edit Mode)로 손쉽게 이동할 수 있다.

데이터베이스 창과 동일한 형태로 이루어진 시스템 내비게이터는 여러 서브 시스템과 그에 속한 보디(Body), 조인트(Joint), 포스(Force) 등을 트리 메뉴로 표시한다. 또한, 계층 순서와 상관없이 원하는 서브 시스템이나 보디의 에디트 모드로 곧바로 이동이 가능하여 빠른 서브 시스템 모델링이 가능하다.



그림 1. 시스템 내비게이터


CAD 임포트 개선

 

개선된 임포트 CAD 기능은 CAD 파일을 임포트하는 단계에서 직관적인 UI를 통해 원본 CAD 파일의 계층 구조를 기반으로 여러 지오메트리(Geometry)를 통합(Merge)하여 보디와 서브 시스템을 자동으로 생성하고, 불필요한 지오메트리는 가져오지 않을 수 있다.

이를 통해 CAD 파일 임포트와 관련된 작업 시간을 대폭 줄여주고 원본 CAD 파일에 가까운 구조를 리커다인에서도 활용할 수 있어, 모델링 시간을 크게 단축시킬 수 있게 되었다.



그림 2. CAD 계층구조를 고려한 임포트


제너럴 그룹(General Group)

 

복잡한 리커다인 모델에서 사용자가 원하는 엔티티들을 그룹화하여 관리할 수 있게 되었다. 더불어, 그룹화된 엔티티들은 한번에 오브젝트 컨트롤, 레이어 변경, 렌더링 타입 변경 등이 가능하다. 그룹 속성 창에서 개별 엔티티(혹은 여러 엔티티)의 속성창을 띄우는 것도 가능하다.

이러한 제너럴 그룹의 장점을 이용하여 보다 편리하게 모델링 엔티티들을 관리할 수 있으며, 원하는 엔티티를 보다 쉽고 빠르게 선택하여 속성 확인 및 변경 작업을 수행할 수 있다.



그림 3. 제너럴 그룹


MFBD 기능 강화

 

리커다인에서 기계 시스템의 MFBD 해석 작업을 더욱 정확하고 쾌적하게 수행할 수 있다. 이미 이전 버전인 V9R1에서 메셔 엔진이 업그레이드되어 안정적인 메시 작업을 할 수 있었다. V9R2에서는 더욱 향상된 메시결과를 얻을 수 있는 기능들이 추가되었다.

또한, MFBD 해석속도 및 후처리 성능이 개선되었으며, 열응력과 열변형률을 고려한 MFBD 해석이 가능하다.


메셔 기능 개선

 

고품질의 메시를 생성할 수 있도록 다양한 기능들과, 메시품질을 저해하는 요소(Element)들을 개선하기 위한 여러 기능들이 추가되었다. 이를 통해 메시 작업 시간을 줄이고, 보다 향상된 품질의 메시를 MFBD 해석에서 사용함으로써 해석 속도와 정확도도 향상될 수 있다.

‘Use Current Shell Mesh Info’를 통해 셸 메시(Shell Mesh) 작업을 먼저 수행한 후 이를 이용하여 솔리드 메시(Solid Mesh)를 생성함으로써, 고품질의 메시를 만드는 작업이 가능하다.



그림 4. Mesher - Use Current Shell Mesh Info



그림 5. Mesher - Quality Check


리메시(Remesh) 기능의 강화로 MFBD 해석 목적에 맞게 각 면(Face)마다 Min/Max 값(요소 크기)을 지정하여 특정 부분에 대해서 보다 상세한 메시를 생성할 수 있게 되었다. 퀄리티 체크(Quality Check) 기능 개선에서는 'Element Check' 관련 항목에 대해 Min/Max 값을 확인할 수 있게 되었고, 모서리 부분의 라인(line)들의 연결 관계를 확인할 수 있는 'Line Check ' 기능이 추가되었다. 그리고 다이얼로그에서 저품질의 요소를 선택할 수 있는 기능과 요소의 ID를 확인할 수 있는 툴팁 표시 기능이 추가되었다.

이 외에 셸 메시의 품질을 개선하기 위하여 노드(Node)를 합치거나, 요소를 분리하고 합치는 메시 힐링(Mesh Healing) 관련 기능을 활용할 수 있다.



그림 6. Mesher - Mesh Healing


MFBD 성능 개선

 

노드/요소 수 혹은 모드수가 많은 FFlex, RFlex 보디를 포함한 MFBD 모델에 대하여 전처리, 시뮬레이션, 후처리에 걸쳐 다양한 성능이 개선되었다. 모델 오픈 속도가 빨라졌으며, 어드밴스드 커넥션(Advanced Connection) 옵션을 통해 매트릭스 포스(Matrix Force)와 픽스드 조인트(Fixed Joint) 사용 시 해석 속도가 향상될 수 있다. 또한 다양한 후처리 작업과 관련된 성능이 개선되었다.

 

  • Matrix Force : FFlex, RFlex 보디에 매트릭스 포스가 적용된 경우, 2~3배 해석 속도 향상
  • Fixed Joint : RFlex 보디에 픽스드 조인트가 연결된 경우 2~5배 해석 속도 향상
  • 애니메이션 플레이 성능 : RFlex 보디의 모달 스케일링(Modal Scaling) 사용 시, 약 2~3배 속도 향상, FFlex의 경우 약 5배 속도 향상
  • RFA 파일 생성 : RFlex 보디가 포함된 모델 해석 시, RFA 파일 생성 속도, 약 2배 향상(Regeneration 포함)
  • 컨투어(Contour) 창에서의 Min/Max 계산 성능 : 컨투어 창에서 Min/Max 계산 시 성능 향상. Displacement는 최대 7배, Stress/Strain은 최대 35배 계산 속도 향상
  • 컨투어 데이터의 익스포트(Export) : 컨투어 창에서 플롯 및 익스포트 사용 시 처리 성능 향상
  • 노드 데이터(Node data) : Displacement는 최대 200배, Stress/Strain은 최대 40배 처리 속도 향상
  • Min/Max data : Displacement는 최대 7배, Stress/Strain은 최대 36배 처리 속도 향상


열하중(Thermal Load)

 

RecurDyn/FFlex에서 열하중(Thermal Load)을 고려한 해석이 가능하게 되었다. 미리 생성해 놓은 NodeSet에 Expression을 이용하여 열하중을 정의할 수 있다. 이 때, 기준이 되는 온도는 해당 FFlex 보디의 머터리얼(Material)에서 지정할 수 있다. 해석 완료 후에는 컨투어에서 Thermal Strain을 확인할 수 있으며, 플롯에서는 Thermal Load로서 적용된 온도와 각 Output Node에 대한 Thermal Strain을 확인할 수 있다.

이를 통해, MFBD 해석 시 Thermal Strain, Stress 등을 고려한 FFlex 보디의 변형과 응력을 확인할 수 있다.



그림 7. 열하중


다분야 통합 해석

 

동역학 해석 구조해석, 열유체해석, 입자 해석 등을 함께 고려하는 다분야 통합 해석 분야에서도 중요한 역할을 하고 있다. 다분야 통합해석 분야에서 꾸준히 장점을 발휘해 온 리커다인은 이번 V9R2에서도 다분야 통합 해석에 대한 다양한 개선과 신규 툴킷 추가가 이루어졌다.


입자와 유연체의 연성해석

 

입자에 의한 유연체의 변형 혹은 보디의 변형이 입자 거동에 미치는 영향 등을 손쉽게 모델링하고 연성 해석 결과를 확인할 수 있다. 이를 통해 유체 유동에 따른 유연체의 상호 작용을 고려한 동역학 해석을 수행할 수 있게 되었다.(FFlex/RFlex 보디 모두 지원)




그림 8. 입자와 유연체의 연성해석


입자와 어셈블리에 속한 강체의 연성해석

 

벨트(Belt), 체인(Chain), Track LM, Track HM에서 어셈블리 기능을 이용하여 생성된 보디들도 입자법 소프트웨어와의 연성 해석에 사용할 수 있게 되었다. 이를 통해 윤활유의 윤활 작용을 고려한 체인 거동 해석이나 일부가 물에 잠긴 노면을 이동하는 궤도 차량(Tracked Vehicle)의 주행 시뮬레이션 모델 등을 생성할 때, 보다 빠르고 편리하게 입자법과의 연성 해석 모델을 생성하고 시뮬레이션을 수행할 수 있게 되었다.

리커다인과 EDEM의 연성 해석(Co-Simulation)을 통해 실제 산업 현장에서 일어나는 입자 거동에 영향을 미치는 다양한 물리적 현상이 포함된 영역에 대해 시뮬레이션이 가능하다. 특히, 리커다인과 EDEM 모두 사용자 친화적인 GUI 환경을 제공하여 보다 쉽고 빠르게 입자거동과 강체 시스템의 동역학적 거동의 연성해석을 수행할 수 있다.


제너럴 코심

 

새롭게 추가된 제너럴 코심(General CoSim) 기능을 통해, 리커다인과 FMI를 지원하는 소프트웨어 여러 개를 동시에 연성해석할 수 있다. 제너럴 코심으로 리커다인이 마스터(Master)일 때 아메심(AMESim), 시뮬레이션X(SimulationX), 시뮬링크(Simulink) 등의 여러 제어 소프트웨어를 동시에 슬레이브(Slave)로 지정하여 연성해석을 수행할 수 있다. 이때, 인터페이스는 FMI를 이용하기 때문에 FMI를 지원하는 소프트웨어는 모두 활용할 수 있다. 특히, 리커다인이 마스터일 때 리커다인을 슬레이브로도 지정할 수도 있다.

예를 들어, 제어기는 시뮬링크를, 유압 액추에이터는 아메심을 이용하여 모델링하고 이를 리커다인 모델과 동시에 연성해석하는 것이 가능하다.



그림 9. 제너럴 코심


어쿠스틱스

 

RecurDyn/Acoustics는 MFBD 해석결과로부터 소음에 대한 특성을 나타내는 ERP(Equivalent Radiated Power)를 계산해주는 소음 분석 툴킷이다. 계산된 ERP의 분포를 통해 유연체 표면의 어느 부위에서 소음이 많이 방사될 수 있는지, 어떤 주파수 대역의 ERP가 지배적인 지를 확인함으로써 기구 시스템의 소음 예측 분석을 수행할 수 있다.



그림 10. 어쿠스틱스 툴킷에서 제공하는 기능들



그림 11. ERP 결과를 컨투어로 확인 가능

 


기사 상세 내용은 PDF로 제공됩니다.

#태그

CAE
시뮬레이션
동역학
MFBD

정수진 sjeong@cadgraphics.co.kr

출처 : 캐드앤그래픽스 2018년 10월호

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