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제안 방법
- 이에 따라 기진력데이터의 자동 생성, 해석 결과의 자동 분석 및 정리, 표준포맷의 보고서를 자동으로 작성할 수 있는 기능을 당사 자체 개발하여 현재 당사의 모델링 소프트웨어인 MSC/ PATRAN 환경에서 동작할 수 있도록 하였다. 이로써 유한 요소 모델링으로부터 보고서 작성에 이르기까지 전선 진동해석의 전 과정을 수행할 수 있는 ”전선 진동해석 통합시스템" 을 구축하게 되었다.
- 하였다. Stiffener 끝단과 다른 stiffener 끝단 혹은 Stiffener 끝단과 다른 node와 정확히 일치하지 않는 경우는 실제 구조해석 엔지니어의 경험을 바탕으로 일정한 규칙을 정해 처리하였다. 그림 14는 이러한 stiffener 끝단 처리의 예를 보여주고 있다.
- 다수 개의 기진력 Set 동시 계산, ISO6954-2000(E) 계산, 진동 응답의 모우드 기여도 계산, 주파수 응답 함수 계산 기능으로 강제 진동해석 결과 분석 시 심도있는 분석 이 가능토록 하였다.
- 이 시스템은 하중 생성 프로그램 수행을 위한 여러 가지 입력 파일들을 입력하거나 이미 생성된 파일들을 연결해줌으로써 하중 생성 프로그램 수행을 쉽게 도와준다. 또한 생성된 하중을 PATRAN상에서 FE 모델을 통해 직접 확인할 수 있으며, 생성된 하중으로 유발된 bending moment와 shear force를 그래프로 도시해줌으로써 그 결과를 검증할 수 있도록 한다. 생성된 하중은 전선 구조해석을 위한 NASTRAN 입력 파일로 자동으로 변환된다.
- 또한, 선체 외판의 접수에 의 한 부가수 질량은 Patran과 Nastran 을 연결하여 계산하고, 선체 길이 방향 분포를 구한다. 모델링이 완료되면, Nastran구동을 위한 입력 파일인 bdf파일을 출력한다.
- 이에 따라 보다 간편하면서도 비슷한 정도의 결과를 제공할 수 있는 단순 스펙트랄 피로 해석법이 몇몇 선급에서 제안되어 왔다. 본 시스템에서는 화물창 구조 모델을 이용한 응력 영향 계수법 (Stress Influence Coefficient Method)을 제안하였으며, 특히 선체 외판에 작용하는 파랑 압력을 회귀식(regression equation)으로 단순화하는 방법을 제안하여 계산 효율 및 작업 능률을 크게 증가시켰다.
- 본 시스템은 FE 모델링에서부터 보고서 작성까지의 일련의 작업을 안내 받을 수 있도록 GUI가 구성되어 있다. 사용자는 특히 PATRAN내의 환경에서 모든 일이 이루어지기 때문에 FE 모델을 직접 컨트롤 하고 확인해가며 작업할 수 있다.
- 본 연구에서는 3차원 형상 모델이 주어졌을 때 이 형상 모델로부터 메쉬에 필요한.기본적인 정보를 추출해내고surface와 curve 정보를 활용해 메쉬를 자동으로 생성하는 접근 방법을 취했다.
- 본 자동 모델러는 화물창 구조 해석이나 전선 해석에서 stiffener가 메쉬를 나누는데 기준이 된다는 점을 착안해 개발된 알고리즘이다. 학계에서 개발된 메쉬 생성 알고리즘과 가장 큰 차이점은 stiffener를 메쉬를 나누는데 기준선으로 활용했다는 점, 주어진 형상에 대한 이상화를 병행한다는 점과, 경험적으로 축적된 메쉬 생성 방법이 알고리즘 상에 반영되었다는 점 등이다.
- 본 화물창 구조 해석 통합 시스템은 그림 1과 같이 일련의 해석 과정을 통합하는 안내 시스템을 구축하고, FE 모델링, 하중 생성, 보고서 작성 등을 자동화함으로써 작업효율을 높이고 해석 오류를 방지하며, 결과의 표준화를 도모하도록 개발되었다.
- 여기서 전선 구조 해석용 하중 생성 프로그램은, 선박의 파랑 중 운동해석을 수행한 결과를 받아서 운동응답 및 파랑 하중을 계산하고 이에 대한 통계해석인 장단기 해석을 수행한다. 이를 통해 선박에 작용할 파랑압력과 운동가속도 등을 구하고 이를 전선 구조 모델에 적용하여 유한요소 해석을 수행하기 위한 하중을 생성하는 역할을 한다.
- 운동해석은 응력 범위 RAO(stress range Response Amplitude Operator)을 구하기 위해 수행하며 단위 파고를 갖는 다양한 파장들에 대한 선박의 운동 특성, 하중 특성들을 구한다. 이러한 운동 및 파랑 하중들을 선체 모델에 작용시켜 관심 부위에 대한 응력을 구하고, 선택한 모든 파에 대응하는 응력을 그래프로 정리하면 응력 RAO를얻을 수 있다.
- 높아져 왔다. 이에 따라 기존에 사용되고 있는 다양한 구조 해석 프로그램들을 다음과 같은 세 개의 일관된 시스템을 구축하였고, 안내 시스템을 개발하여 업무 표준화를 유도하였다。
- 자동 모델링 적용에 필요한 3차원 형상모델은 GS-CAD 로부터 ACIS 중립 파일 형태로 전달 받을 수 있도록 인터페이스를 개발하였다. 형상 정보뿐만 아니라 property 정보도 함께 넘겨받을 수 있다.
- 전선 유한 요소 모델의 bdf파일을 이용하여 Nastran 고유진동 해석을 수행한 후, 고유진동 해석결과 분석 프로그램은 Nastran 고유진동 해석결과 출력물인 모우드형상 정보인 0P2파일을 입력 받아 관심 구조물의 방향 별 주요모우드를 정규화 모우드로 구별하여 자동 선별하고 해당 모 우드 형상을 그림 파일로 저장하여 보고서 자동작성 프로그램과 Interface한다.
- 전선 질량 자동 모델러에서 제공하는 GUI를 이용하여 의장품 소모품 Cargo/Ballast 질량을 집중 질량 분포 또는 Solid Mass 분포 방법 에 따라 분포시 키 고, Total MassSummary 기능을 이용하여 설계 Mass가 각 항목별 제대로 입력되었는지 확인한다.
- 진동해석 결과 보고서를 자동 작성하기 위해 PATRAN 환경 내에서 구동되도록 보고서 자동 작성 프로그램을 개발하였다.
- 질량 분포 후에느 질량 추가 분포에 의하여 유발될 수 있는 Local Mode를 비 접수 고유 진동 해석에 의하여 User가 확인하고 필요 시 Local Mode를 소거한다. 또한, 선체 외판의 접수에 의 한 부가수 질량은 Patran과 Nastran 을 연결하여 계산하고, 선체 길이 방향 분포를 구한다.
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