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제안 방법
- 다음 단계로 가상 그리드를 생성하고 유한 요소 모델의 절점 밀도를 가상 그리드의 절점 밀도로 변환한다. 서로 다른 유한 요소들(TETRA, HEXA, PENTA)로 이루어진 유한 요소 모델로부터 동일한 알고리즘으로 곡선 CAD모델을 생성하기 위하여 가상 그리드를 도입한다. 유한 요소 모델의 밀도 데이터를 통한 절점 밀도의 정의, 가상 그리드 절점의 내/외부 구분, 가상 그리드 절점 밀도로 변환, 변환된 가상 그리드 절점 밀도의 이진화, 이진화된 절점 밀도를 통한 곡선 생성의 전체 과정이 가상 그리드의 도입을 통하여 모든 요소들에 동일하게 적용된다.
- 다음 단계로 가상 그리드를 생성하고 유한 요소 모델의 절점 밀도를 가상 그리드의 절점 밀도로 변환한다. 서로 다른 유한 요소들(TETRA, HEXA, PENTA)로 이루어진 유한 요소 모델로부터 동일한 알고리즘으로 곡선 CAD모델을 생성하기 위하여 가상 그리드를 도입한다. 유한 요소 모델의 밀도 데이터를 통한 절점 밀도의 정의, 가상 그리드 절점의 내/외부 구분, 가상 그리드 절점 밀도로 변환, 변환된 가상 그리드 절점 밀도의 이진화, 이진화된 절점 밀도를 통한 곡선 생성의 전체 과정이 가상 그리드의 도입을 통하여 모든 요소들에 동일하게 적용된다.
- 제안한 방법론과 개발한 프로그램을 사용하여 자동차 현가장치로 사용되는 더블위시본 타입 서스펜션(double wishbone type suspension)의 로어 컨트롤암(LowerControl Artn)의 경량화 설계에 적용하여 그 타당성을 검토하였다. 설계영역을 10,826개의 HEXA요소로 모델링 한 유한 요소 모델에서 설계영역의 45% 재료량을 사용하도록 한 위상최적설계 결과 밀도 분포 데이터는 그림 8과 같다.
- 제안한 방법론과 개발한 프로그램을 사용하여 자동차 현가장치로 사용되는 더블위시본 타입 서스펜션(double wishbone type suspension)의 로어 컨트롤암(LowerControl Artn)의 경량화 설계에 적용하여 그 타당성을 검토하였다. 설계영역을 10,826개의 HEXA요소로 모델링 한 유한 요소 모델에서 설계영역의 45% 재료량을 사용하도록 한 위상최적설계 결과 밀도 분포 데이터는 그림 8과 같다.
이론/모형
- 가상 그리드 절점 밀도를 생성하는 방법으로 디지털이미지 처리 기법인 가중치 평균 필터기법을 사용한다. 가중치 평균 필터기법은 그림 2(1)과 같이 가상 그리드 절점을 기준으로 가중치를 부여하기 위한 최소반경(rmin)을 생성하고 최소반경 내부에 있는 유한 요소의 절점들에 가중값(w(n))을 부여한다.
- 가상 그리드 절점 밀도를 생성하는 방법으로 디지털이미지 처리 기법인 가중치 평균 필터기법을 사용한다. 가중치 평균 필터기법은 그림 2(1)과 같이 가상 그리드 절점을 기준으로 가중치를 부여하기 위한 최소반경(rmin)을 생성하고 최소반경 내부에 있는 유한 요소의 절점들에 가중값(w(n))을 부여한다.
- 구조물의 경량화 설계를 위한 위상 최적화 프로그램인 HyperWorks/OpHStruct를 수행하는데 있어서 최적화에 필요한 유한 요소 모델의 생성과 결과의 출력은 전후 처리 프로그램인 HyperWorks/HyperMesh를 사용한다. 최적화를 수행하기 위한 이 두 프로그램간의 인터페이스 구조는 그림 4와 같다.
- 구조물의 경량화 설계를 위한 위상 최적화 프로그램인 HyperWorks/OpHStruct를 수행하는데 있어서 최적화에 필요한 유한 요소 모델의 생성과 결과의 출력은 전후 처리 프로그램인 HyperWorks/HyperMesh를 사용한다. 최적화를 수행하기 위한 이 두 프로그램간의 인터페이스 구조는 그림 4와 같다.
- 각각의 ibl파일은 같은 평면상의 곡선들로 이루어져 있으며, 단면이 총 N개로 이루어질 경우 N개의 ibl 파일이 생성된다. 단면 곡선 파일들을 자동으로 입력 받기 위하여 텍스트 파일 형식의 스크립트 파일을 이용한다.
- 각각의 ibl파일은 같은 평면상의 곡선들로 이루어져 있으며, 단면이 총 N개로 이루어질 경우 N개의 ibl 파일이 생성된다. 단면 곡선 파일들을 자동으로 입력 받기 위하여 텍스트 파일 형식의 스크립트 파일을 이용한다.
- 그리드 절점 밀도의 이진화 과정을 통하여 형상 표현에 필요한 그리드 절점을추출한 후 각 단면을 기준으로 외형선을 이루는 절점들을 연결하여 폐곡선을 생성함으로써 곡선 CAD모델을 생성할 수 있다. 절점 데이터를 연결하여 곡선을 생성할 경우 평활화를 위하여 지그재그 방지 알고리즘을 적용한다.
- 그리드 절점 밀도의 이진화 과정을 통하여 형상 표현에 필요한 그리드 절점을추출한 후 각 단면을 기준으로 외형선을 이루는 절점들을 연결하여 폐곡선을 생성함으로써 곡선 CAD모델을 생성할 수 있다. 절점 데이터를 연결하여 곡선을 생성할 경우 평활화를 위하여 지그재그 방지 알고리즘을 적용한다.
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