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문제 정의
- 본 연구에서는 형상의 복잡성과 불규칙성 때문에 일반 CAD시스템으로 모델링하기 어려운 구조물이 설계 및 해석의 대상인 경우, 물체의 단면형상을 측정한 디지털 이미지를 이용하여 해석모델을 효과적으로 생성하는 방법을 제안하고 구조해석을 통한 구조물의 위상최적설계까지 수행하여 통합최적설계시스템의 가능성을 제시한다. 디지털 이미지는 산업용 CT스캐너를 사용하여 생성하였고 구조해석모델로 사용한 복셀모델의 타당성을 검토한 후 보강설계 및 개념설계에 적용한 위상최적설계 예제들을 소개함으로써 통합역공학시스템의 기반을 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 형상의 복잡성과 불규칙성 때문에 일반 CAD시스템으로 모델링하기 어려운 구조물이 설계 및 해석의 대상인 경우, 물체의 단면형상을 측정한 디지털 이미지를 이용하여 해석모델을 효과적으로 생성하는 방법을 제안하고 구조해석을 통한 구조물의 위상최적설계까지 수행하여 통합최적설계시스템의 가능성을 제시한다. 디지털 이미지는 산업용 CT스캐너를 사용하여 생성하였고 구조해석모델로 사용한 복셀모델의 타당성을 검토한 후 보강설계 및 개념설계에 적용한 위상최적설계 예제들을 소개함으로써 통합역공학시스템의 기반을 제시하고자 한다.
- 디지털 이미지를 이용하여 생성한 유한요소는 옥트리 표현법을 확장하여 생성한 크기가 일정한 복셀모델로서 바로 구조해석 및 위상최적설계에 활용이 가능하다. 따라서 유한요소 해석모델 생성은 물론 구조 최적설계에까지 그 적용범위를 확장하여 디지털 이미지를 기반으로 하는 통합구조설계시 스템으로 발전시키고자 한다. 위상최적설계s는 구조최적설계문제를 주어진 설계영역 내의 최적재료분포로 변환하여 구조물에서 구멍의 개수 및 크기, 부재간의 연결성 등 최적의 위상정보를 도출하는 설계방법으로 구조물의 초기 개념설계나 상세 보강설계에 활발히 적용되고 있는 기술이다.
- 디지털 이미지를 이용하여 생성한 유한요소는 옥트리 표현법을 확장하여 생성한 크기가 일정한 복셀모델로서 바로 구조해석 및 위상최적설계에 활용이 가능하다. 따라서 유한요소 해석모델 생성은 물론 구조 최적설계에까지 그 적용범위를 확장하여 디지털 이미지를 기반으로 하는 통합구조설계시 스템으로 발전시키고자 한다. 위상최적설계s는 구조최적설계문제를 주어진 설계영역 내의 최적재료분포로 변환하여 구조물에서 구멍의 개수 및 크기, 부재간의 연결성 등 최적의 위상정보를 도출하는 설계방법으로 구조물의 초기 개념설계나 상세 보강설계에 활발히 적용되고 있는 기술이다.
- 본 연구에서는 형상의 복잡성과 불규칙성 때문에 일반 CAD시스템으로 모델링하기 어려운 구조물이 설계 및 해석의 대상인 경우, 물체의 단면형상을 측정한 디지털 이미지를 이용하여 해석모델을 효과적으로 생성하는 방법을 제안하고 구조해석을 통한 구조물의 위상최적설계까지 수행하여 통합최적설계시스템의 가능성을 제시한다. 디지털 이미지는 산업용 CT스캐너를 사용하여 생성하였고 구조해석모델로 사용한 복셀모델의 타당성을 검토한 후 보강설계 및 개념설계에 적용한 위상최적설계 예제들을 소개함으로써 통합역공학시스템의 기반을 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 형상의 복잡성과 불규칙성 때문에 일반 CAD시스템으로 모델링하기 어려운 구조물이 설계 및 해석의 대상인 경우, 물체의 단면형상을 측정한 디지털 이미지를 이용하여 해석모델을 효과적으로 생성하는 방법을 제안하고 구조해석을 통한 구조물의 위상최적설계까지 수행하여 통합최적설계시스템의 가능성을 제시한다. 디지털 이미지는 산업용 CT스캐너를 사용하여 생성하였고 구조해석모델로 사용한 복셀모델의 타당성을 검토한 후 보강설계 및 개념설계에 적용한 위상최적설계 예제들을 소개함으로써 통합역공학시스템의 기반을 제시하고자 한다.
- 의료분야 적용예제로 Fig. 13과 같은 사람의 어금니를 모델링하고 위상최적설계를 수행하여 치아 강성을 고려한 의치의 초기 개념설계로 활용 가능성을 살펴보았다. 산업용 CT스캐너에서 촬영한 이미지는 총 348장으로 이를 모두 사용하면 Fig.
가설 설정
- 구조해석을 위하여 Fig. 12(a)와 같이 센서모듈 바닥을 고정 하였고 상단에 분포하중이 작용하는 조건을 적용하였으며, 재 료는 플라스틱 (E = 74 GPa, V = 0.22)을 가정하였다. 위상최적설계를 위한 재료제한조건은 전체 설계영역의 70%에 해당하는 재료를 사용하도록 설정 하였고, 그 결과 Fig.
- 구조해석을 위하여 Fig. 12(a)와 같이 센서모듈 바닥을 고정 하였고 상단에 분포하중이 작용하는 조건을 적용하였으며, 재 료는 플라스틱 (E = 74 GPa, V = 0.22)을 가정하였다. 위상최적설계를 위한 재료제한조건은 전체 설계영역의 70%에 해당하는 재료를 사용하도록 설정 하였고, 그 결과 Fig.
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