[논문]CEMTool 환경에서 GUI 3차원 유한요소법 패키지

박정훈; 한세경; 권욱현

문제 정의

본 논문에서는 새롭게 개발되어진 CEMTool GUI 3D FEM Toolbox에 대해서 알아보았다. CEMTool GUI 3D FEM Toolbox는 기존의 CEMTool 2D FEM Toolbox와 MATLAB PDE Toolbox가 가지고 있던 단점들을 보완하여 새로운 전처리기, 솔버 후처리기를 제공한다.
특별히 CEMTool 2D FEM Toolbox를 사용하면 교육용뿐만이 아니라 신 제 산업 현장에서 사용되는 복잡한 모터의 해석까지도 가능하다 [6, 7, 8]. 이 논문에서는 기존에 개발된 CEMTool 2D FEM Toolbox와 다른 새로운 CEMTool GUI 3D FEM Toolbox 개발에 대해 소개하도록 한다. 이번에 새롭게 개발된 CEMTool GUI 3D FEM Toolboxe 기존과 달리 복잡한 3차원 모델을 해석할 수 있다.

제안 방법

알아보았다. CEMTool GUI 3D FEM Toolbox는 기존의 CEMTool 2D FEM Toolbox와 MATLAB PDE Toolbox가 가지고 있던 단점들을 보완하여 새로운 전처리기, 솔버 후처리기를 제공한다. 따라서 개발되어진 전처리기, 솔버 후처리기를 사용하여 다양한 공학 문제를 보다 편리하게 접근할 수 있을 것이다.
[1]. MATLAB PDE Toolbox에선 명령어 실행 함수나 2L래픽 사용자 인터페이스 (Graphic User Interface, GUI) 방식을 사용하여 공학 및 과학 분야의 응용문제 중 일부분을 편미분 방정식으로 수학적 모델링하여 해석할 수 있는 기능을 제공한다.
그래서 현재 이러한 유한요소법은 구조, 기계, 열전달, 유체해석 등과 같은 공학 분야의 문제에 적용될 뿐만이 아니라 다른 다양한 이공학 분야에 널리 사용되고 있다. 또한 오늘날 컴퓨터 기술의 급속한 발달은 이러한 수치해석기법들이 앞서 말한바와 같이 복잡한 문제에 해당하는 큰 행렬식 연산을 더욱 빠르게 가능하게 할 뿐만 아니라 그 결과 또한 편리하게 컴퓨터를 이용하여 도시할 수 있는 기능을 제공하였다. 마찬가지로 유한요소법 또한 이러한 컴퓨터 기술의 급속한 발달로 한층 강화된 강력한 수치해석기법으로 이용되고 있다.
그리고 전처리 단계에선 유한요소법을 적용할 수 있게 자동 메쉬 생성기능을 제공할 뿐만 아니라 사용자 편의성을 고려한 다양한 경계 및 하중 조건 부여기능을 포함하고 있다. 솔버 단계에선 이전 단계인 전처리 단계에서 입력되어진 3차원 모델의 문제를 유한요소해석을 할 수 있도록 선형대수행렬식으로 변형하여 그 해를 구할 수 있는 기능을 제공한다. 이에 개발되어진 CEMTool GUI 3D FEM Toolbox는 다양한 해석기법을 제공하여 시간에 대해 정적인 문제뿐만이 아니라 동적인 문제를 풀 수 있다.
된다. 이러한 과정 중에 큰 행렬 방정식을 풀기 위해 많은 시간과 메모리가 필요하게 되는데 이것을 최소화할 수 있는 다양한 방법을 고려하여 새롭게 CEMTool GUI 3D FEM Toolbox 솔버를 개발하였다. 솔버는 크게 두 가지 분류로 나누어 볼 수 있다.
이와 유사하게 강력한 범용과학기술 수치해석 패키지로써 CEMToole과학기술적 연산을 위한 유연한 환경을 제공하는 수치해석 기능과 그 해석 결과를 사용자에게 편리하게 보여주는 도시기능 및 프로그래밍하가 편리한 고급 프로그래밍 언어를 제공한다. [2, 3].

성능/효과

또한 CEMToole 사용자가 이용하기 편리한 구조를 가지고 있으며 다양한 툴박스 형태의 정보처리기능 및 알고리즘 개발기능을 가지고 있어 보다 직관적이며 다른 여타의 프로그램과 경쟁할 수 있는 좋은 장점들을 가지고 있다. [4, 5]- MATLAB에서 제공하는 MATLAB PDE Toolbox와 유사하게 CEMToole CEMTool 2D FEM Toolbox를 개발 완료하였다’ 개발되어진 CEMTool 2D FEM Toolbox는 기존의 MATLAB PDE Toolbox에 존채하는 몇몇 불편하거나 부족한 점들을 개선하였다. 그래서 MATLAB PDE Toolbox와 비교하여 보면 CEMTool 2D FEM Toolbox는 보다 빠른 연산속도와 보다 정확한 결과를 보장한다.
정석 해석 후 나온 변위결과 및 응력분포결과를 도시할 수 있을 뿐만이 아니라 동적 해석 후 나온 시간에 따른 변위결과를 애니메이션으로 도시할 수 있어 사용자에게 해석결과를 보다 호:과적으로 이해시킬 수 있다. 결과적으로 새롭게 개발되어진 CEMTool GUI 3D FEM Toolbox 기존의 CEMTool 2D FEM Toolbox나 MATLAB PDE Toolbox와 달리 3차원으로 모델링 되는 다양한 공학 문제들을 해석할 수 었다.
전처리기는 우선적으로 유한요소해석에 필요한 3차원 모델을 모델링 하거나 입력하는 단계이다. 따라서 CEMToal GUI 3D FEM Toolbox의 전처리기눈 기본적으로 간단한 6가지의 3차원 모델을 모델링할 수 있다. 또한 추가 적으로 복잡한 3차원 모델의 입력을 위한 상용 CAD 소프트웨어와 호환함 수 있는 인터페이스 기능을 가지고 있다.
따라서 node renumbering을 통하여 솔버를 최적화함으로써 보다 짧은 시간에 메모리를 효율적으로 사용하여 해석결과를 도출할 수 있다.
또한 동적 문제를 해석하기 위해 inverse power solver, newmark scheme solver 기능을 제공하고 있다. 또한 CEMTool GUI 3D FEM Toolbox의 솔버는 node renumbering과 같은 최적화 알고리즘을 적용하여 보다 짧은 연산시간과 보다 효율적인 메모리사용을 보장하고 있다. 마지막으로 후처리 단계에선 솔버 단계에서 해석되어진 결과를 효과적으로 도시할 수 있는 강력한 기능을 제공한다.
또한 CEMTool GUI 3D FEM Toolbox의 솔버는 node renumbering과 같은 최적화 알고리즘을 적용하여 보다 짧은 연산시간과 보다 효율적인 메모리사용을 보장하고 있다. 마지막으로 후처리 단계에선 솔버 단계에서 해석되어진 결과를 효과적으로 도시할 수 있는 강력한 기능을 제공한다. 정석 해석 후 나온 변위결과 및 응력분포결과를 도시할 수 있을 뿐만이 아니라 동적 해석 후 나온 시간에 따른 변위결과를 애니메이션으로 도시할 수 있어 사용자에게 해석결과를 보다 호:과적으로 이해시킬 수 있다.
이용하여 도시할 수 있는 기능을 제공한다. 정적해석을 통해 해석되어진 3차원 형상의 변위 및 웅력분포 결과를 효과적으로 나타낼 수 있다. 또한 CEMTool GUI 3D FEM Toolbox 후처리기는 임의의 절단면 생성 알고리즘 기능을 개발하여 해석된 3차원 형상의 내부 웅력분포 결과를 손쉽게 도시할 수 있다.
<그림 5>는 이러한 후처리기 기능을 사용하는 간단한 예제를 보여주고 있다. 추가적으로 모든 해석되어진 결과 데이터는 엑셀과 같은 외부 프로그램과 호환성을 가질 뿐만 아니라 CEMTo이과 호환하여 다양한 데이터처리 작업을 수행하여 분석할 수 있다.

후속연구

CEMTool GUI 3D FEM Toolbox는 기존의 CEMTool 2D FEM Toolbox와 MATLAB PDE Toolbox가 가지고 있던 단점들을 보완하여 새로운 전처리기, 솔버 후처리기를 제공한다. 따라서 개발되어진 전처리기, 솔버 후처리기를 사용하여 다양한 공학 문제를 보다 편리하게 접근할 수 있을 것이다. 특별히 구조해석에서 실제 존재하는 3차원 형상을 모델링에서부터 해석까지 할 수 있을 것으로 기대되는 바이다.
inverse power solver 기법은 진동수 해석에서 입력되어진 3차원 형상의 고유치와 고유벡터를 구하는데 사용되고 newmark scheme solver 기법은 시간이력해석에 사용되어 시간에 따른 3차원 형상의 거동을 해석할 수 있다. 앞으로 추가적인 작업을 수행하여 CEMTool GUI 3D FEM Toolbox 의 솔버에 열응력해석, 비선형해석, 좌굴해석 등과 같은 다양한 해석기법을 추가할 예정이다.
따라서 개발되어진 전처리기, 솔버 후처리기를 사용하여 다양한 공학 문제를 보다 편리하게 접근할 수 있을 것이다. 특별히 구조해석에서 실제 존재하는 3차원 형상을 모델링에서부터 해석까지 할 수 있을 것으로 기대되는 바이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

CEMTool 환경에서 GUI 3차원 유한요소법 패키지
GUI 3D FEM Package in CEMTool Environment 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

CEMTool 환경에서 GUI 3차원 유한요소법 패키지 GUI 3D FEM Package in CEMTool Environment 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

CEMTool 환경에서 GUI 3차원 유한요소법 패키지
GUI 3D FEM Package in CEMTool Environment 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper