건축 디자인 분야에서는 형상이 정형이며, 장방형 평면을 가진 비교적 단순한 구조물의 경우 수작업을 통합 모델링 과정이 비교적 용이하나, 최근 건축물의 대형화, 초고층화, 비정형화에 따라 모델링 및 구조해석 과정에 많은 노력과 비용이 들고 있다. 이런 자유로운 형태를 갖는 건축물은 일반건물과는 다르게 건물의 형태를 형성하는 곡면이 정형화되어지지 않아 수학적 공식으로 조차 그 곡면을 표현하기 어렵다. 이런 특성을 갖는 비정형의 건축물들은 CAD 소프트웨어들의 발전으로 타나나게 되었다. 컴퓨터가 비정형형태를 완벽하게 정의 및 재현 할 수 있게 되어 비정형 건축물에 더 많은 관심을 갖게 되었지만, 비정형 곡면을 정확히 해석하기 위한 구조해석 소프트웨어가 미비한 실정이다. 본 연구의 목적은 비정형의 특성을 고려된 보다 정확한 구조해석이 가능하도록 CAD system와 ...
건축 디자인 분야에서는 형상이 정형이며, 장방형 평면을 가진 비교적 단순한 구조물의 경우 수작업을 통합 모델링 과정이 비교적 용이하나, 최근 건축물의 대형화, 초고층화, 비정형화에 따라 모델링 및 구조해석 과정에 많은 노력과 비용이 들고 있다. 이런 자유로운 형태를 갖는 건축물은 일반건물과는 다르게 건물의 형태를 형성하는 곡면이 정형화되어지지 않아 수학적 공식으로 조차 그 곡면을 표현하기 어렵다. 이런 특성을 갖는 비정형의 건축물들은 CAD 소프트웨어들의 발전으로 타나나게 되었다. 컴퓨터가 비정형형태를 완벽하게 정의 및 재현 할 수 있게 되어 비정형 건축물에 더 많은 관심을 갖게 되었지만, 비정형 곡면을 정확히 해석하기 위한 구조해석 소프트웨어가 미비한 실정이다. 본 연구의 목적은 비정형의 특성을 고려된 보다 정확한 구조해석이 가능하도록 CAD system와 CAE system의 인터페이스 기법을 제안하는 것이다. 연구하기에 앞서, 이러한 인터페이스 기법이 필요로 하는 비정형 구조와 3차원 곡선·곡면 모델링이 가능한 CAD 소프트웨어에 대해 알아보았다. 그러한 모델링 소프트웨어와 구조해석 소프트웨어간의 인터페이스 방법을 제시하였다. 우선 전처리(Preprocess)과정에서 3차원 CAD 소프트웨어를 이용하여 비정형 구조를 모델링한다. 이를 유한요소해석 소프트웨어와 인터페이스가 가능한 파일로 3차원 NURBS 모델을 저장한다. 비정형 곡면 정보를 가진 중립파일을 이용하여 유한요소해석을 기반으로 하는 소프트웨어에서 형상탐색을 수행한다. 초기 모델은 NURBS 식으로 생성하였지만, 해석결과는 메쉬로 나누어진 유한요소모델이기에 비교를 하기에는 다소 어려움 점이 있다. 그리하여 마지막 후처리(Postprocess)과정에서는 해석모델을 다시 NURBS 곡면으로 표현하여 보다 정확한 비교가 가능해 졌다. 이러한 연구 과정을 통하여 제안된 인터페이스 기법의 결과로써 CAD system과 CAE system의 연계가 충분히 가능하고, 또한 이로 인해 가까운 미래에 공간구조의 디자인과 해석 그리고 최적 설계가 통합된 작업환경에서 이루어질 것으로 판단된다.
건축 디자인 분야에서는 형상이 정형이며, 장방형 평면을 가진 비교적 단순한 구조물의 경우 수작업을 통합 모델링 과정이 비교적 용이하나, 최근 건축물의 대형화, 초고층화, 비정형화에 따라 모델링 및 구조해석 과정에 많은 노력과 비용이 들고 있다. 이런 자유로운 형태를 갖는 건축물은 일반건물과는 다르게 건물의 형태를 형성하는 곡면이 정형화되어지지 않아 수학적 공식으로 조차 그 곡면을 표현하기 어렵다. 이런 특성을 갖는 비정형의 건축물들은 CAD 소프트웨어들의 발전으로 타나나게 되었다. 컴퓨터가 비정형형태를 완벽하게 정의 및 재현 할 수 있게 되어 비정형 건축물에 더 많은 관심을 갖게 되었지만, 비정형 곡면을 정확히 해석하기 위한 구조해석 소프트웨어가 미비한 실정이다. 본 연구의 목적은 비정형의 특성을 고려된 보다 정확한 구조해석이 가능하도록 CAD system와 CAE system의 인터페이스 기법을 제안하는 것이다. 연구하기에 앞서, 이러한 인터페이스 기법이 필요로 하는 비정형 구조와 3차원 곡선·곡면 모델링이 가능한 CAD 소프트웨어에 대해 알아보았다. 그러한 모델링 소프트웨어와 구조해석 소프트웨어간의 인터페이스 방법을 제시하였다. 우선 전처리(Preprocess)과정에서 3차원 CAD 소프트웨어를 이용하여 비정형 구조를 모델링한다. 이를 유한요소해석 소프트웨어와 인터페이스가 가능한 파일로 3차원 NURBS 모델을 저장한다. 비정형 곡면 정보를 가진 중립파일을 이용하여 유한요소해석을 기반으로 하는 소프트웨어에서 형상탐색을 수행한다. 초기 모델은 NURBS 식으로 생성하였지만, 해석결과는 메쉬로 나누어진 유한요소모델이기에 비교를 하기에는 다소 어려움 점이 있다. 그리하여 마지막 후처리(Postprocess)과정에서는 해석모델을 다시 NURBS 곡면으로 표현하여 보다 정확한 비교가 가능해 졌다. 이러한 연구 과정을 통하여 제안된 인터페이스 기법의 결과로써 CAD system과 CAE system의 연계가 충분히 가능하고, 또한 이로 인해 가까운 미래에 공간구조의 디자인과 해석 그리고 최적 설계가 통합된 작업환경에서 이루어질 것으로 판단된다.
In structural design, it is easy to modeling the comparatively simple structures with regular shape and quadrangle plane. But recently it takes a lot of effort and time in the process of modeling and structural analysis with becoming larger, higher and irregular of the structures. Because the curved...
In structural design, it is easy to modeling the comparatively simple structures with regular shape and quadrangle plane. But recently it takes a lot of effort and time in the process of modeling and structural analysis with becoming larger, higher and irregular of the structures. Because the curved surface is not regular form in this free-form building unlike the general building, cannot be formulated by mathematical equation. The free-from structures with this characteristic happened the development of CAD software. Architects are more interested in the free-form structures to be perfectly defined and recreated, but it is lacks of the structural analysis software for exactly analysis to irregular shape. The purpose of this study is the proposal of a interface technique between CAD system and CAE system to exactly structural analysis considering the characteristic of irregular shape. Prior to study, it researches free-form structures that this interface technique needs and CAD software that is able to the 3D curve, surface modeling. It propose the interface technique between the modeling software and the structural analysis software. First, it is modeling the free-form structures using by 3D CAD software in the preprocess. This 3D NURBS model saves a file that is possible to interface. It performs form-finding in structural analysis software based on FEA with the neutral file with information of a free-form curved surface. A intial model generates NURBS equation. But a model after FEA has mesh surface, there were many difficulties in comparison with it. Therefore deformed shape regenerates NURBS curved surface, making it possible to compare the intial model in the last postprocess. As a consequence of proposal interface technique through this research processes, the connection between CAD system and CAE system is quite practicable. Also, in the near future, this will improve working environment integrated the design, analysis and the optimum design of spatial structure.
In structural design, it is easy to modeling the comparatively simple structures with regular shape and quadrangle plane. But recently it takes a lot of effort and time in the process of modeling and structural analysis with becoming larger, higher and irregular of the structures. Because the curved surface is not regular form in this free-form building unlike the general building, cannot be formulated by mathematical equation. The free-from structures with this characteristic happened the development of CAD software. Architects are more interested in the free-form structures to be perfectly defined and recreated, but it is lacks of the structural analysis software for exactly analysis to irregular shape. The purpose of this study is the proposal of a interface technique between CAD system and CAE system to exactly structural analysis considering the characteristic of irregular shape. Prior to study, it researches free-form structures that this interface technique needs and CAD software that is able to the 3D curve, surface modeling. It propose the interface technique between the modeling software and the structural analysis software. First, it is modeling the free-form structures using by 3D CAD software in the preprocess. This 3D NURBS model saves a file that is possible to interface. It performs form-finding in structural analysis software based on FEA with the neutral file with information of a free-form curved surface. A intial model generates NURBS equation. But a model after FEA has mesh surface, there were many difficulties in comparison with it. Therefore deformed shape regenerates NURBS curved surface, making it possible to compare the intial model in the last postprocess. As a consequence of proposal interface technique through this research processes, the connection between CAD system and CAE system is quite practicable. Also, in the near future, this will improve working environment integrated the design, analysis and the optimum design of spatial structure.
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