초록 ▼

ㆍ 총 3단계 중 1단계(엔진개선단계)의 연구를 완료함.
ㆍ 현장 조사를 통해서 주요 기능을 선별하고, 전체 프로그램 구조를 정립하여 기초적인 기능들을 구현하였음.
ㆍ PC WINDOWS GUI를 통해서 작동하는 전, 후처리기를 개발함.
ㆍ 전, 후처리기는 IGES 파일과 NASTRAN 파일 형식을 지원하고, 해석기에서 필요로 하는 요소 망들을 우수한 품질로 생성해줄 수 있음.
ㆍ 전, 후처리기에 CAD 기능을 추가하여, 사용자가 간단한 유한 요소 형상을 생성할 수 있도록 하였음.
ㆍ 후처리 결과를 애니메

ㆍ 총 3단계 중 1단계(엔진개선단계)의 연구를 완료함.
ㆍ 현장 조사를 통해서 주요 기능을 선별하고, 전체 프로그램 구조를 정립하여 기초적인 기능들을 구현하였음.
ㆍ PC WINDOWS GUI를 통해서 작동하는 전, 후처리기를 개발함.
ㆍ 전, 후처리기는 IGES 파일과 NASTRAN 파일 형식을 지원하고, 해석기에서 필요로 하는 요소 망들을 우수한 품질로 생성해줄 수 있음.
ㆍ 전, 후처리기에 CAD 기능을 추가하여, 사용자가 간단한 유한 요소 형상을 생성할 수 있도록 하였음.
ㆍ 후처리 결과를 애니메이션을 통해서 확인 할 수 있음.
ㆍ 해석 프로그램은 다양한 해석 기능을 제공하고, 우수한 요소들을 탑재하여 상용 프로그램과 비슷한 성능의 우수한 결과를 보여줌.
ㆍ 제공하는 해석 종류는 선형 정적 해석, 좌굴 해석, 고유치 해석 임.
ㆍ 해석 가능한 요소는 트러스 요소, 빔 요소, 판/쉘 요소, 솔리드 요소, 평면 요소, 강체요소 임.
ㆍ 선형 연립 방정식을 풀이하는 solver로는 1차년 도에 sparse solver, 2차년 도에는 속도 면에서 우수한 성능을 보이는 multi frontal solver를 개발하였음.
ㆍ 2단계에 구현하게 될 동적해석, 접촉해석 관련 기초연구를 수행하였음.
ㆍ 1단계의 결과물로 상용화된 FEA 프로그램들과 비슷한 성능을 보이는 FEA 프로그램을 개발함.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...18
• 제 1 절 개요...18
• 제 2 절 연구개발과제의 필요성...18
• 제 3 절 연구개발과제의 최종목표...19
• 제 2 장 국내외 기술 개발 현황...20
• 제 1 절 개요...20
• 제 2 절 해외 기술 개발 현황...20
• 제 3 절 국내 기술 개발 현황...21
• 1. 범용 유한 요소 해석 S／W VisualFEA...21
• 2. 범용 유한 요소 해석 S／W STRA-D...22
• 3. 건축／토목 구조 해석 및 설계 S／W MIDAS...24
• 4. 범용 구조 해석 및 설계 S／W neoMAX-3D...25
• 5. 구조 동역학 해석 S／W RecurDyn...26
• 6. 구조 진동 해석 S／W SVS...27
• 7. 기 타 S／W...28
• 제 3 장 연구개발수행 내용 밑 결과...29
• 제 1 절 전,후처리기...30
• 1. 프로그램 구성...30
• 가. 그래픽 알고리즘...30
• (1) 선택 알고리즘(picking algorithm)...30
• (2) Orthogonal ＆ Perspective 화면 보기...30
• (3) 회전 알고리즘...32
• 2. 메뉴구성...33
• 3. 파일 교환...34
• 가. IGES 파일 포맷 입출력...34
• (1) IGES 파일 포맷 입출력...34
• (2) NASTRAN 파일 포맷 입출력...35
• 4. CAD...37
• 가. 직선(Line) 생성...37
• 나. 원호(Arc) 생성...37
• 다. 자유 곡선 생성...38
• 라. 곡선에 의한 곡면 생성(Ruled surface)...39
• (1) 방향과 거리 입력에 의한 곡면 생성(Type1)...39
• (2) 두 개의 곡선에 의한 곡면 생성(Type2)...40
• 마. 회전에 의한 곡면 생성...40
• 바. Sweeping에 의한 곡면 생성...41
• 사. 경계 곡선에 의한 곡면 생성...41
• 아. Rounding and Champer...42
• 5. 요소망 생성...43
• 가. 삼각형 사각형 요소망 생성...43
• (1) 변환평면 결정...43
• (2) 경계 절점 생성...43
• (3) 평면에서의 요소망 생성...44
• (4) 요소망 평활화...46
• 나. 매핑에 의한 요소망 생성...48
• 다. 수동요소망...48
• (1) 끌기에 의한 요소망 생성...48
• (2) 회전에 의한 요소망 생성...49
• (3) 스윕에 의한 요소망 생성...50
• (4) 절점 매핑에 의한 요소망 생성...50
• 6. 요소 편집...51
• 가. 절점 선택에 의한 요소망 생성...51
• 나. 요소 결합...51
• 7. 후처리...52
• 가. 변형 및 응력분포...52
• 나. 애니메이션 및 그래프...53
• 8. 요소망 생성 적용예...55
• 가. 자동차 휠...55
• 나. 자동차 문...56
• 다. 솔리드 모델링...57
• 제 2 절 해석기...58
• 1. 전체 프로그램 개요 및 구조...58
• 가. 개요...58
• 나. 구조...58
• 다. 프로그램이 제공하는 기능...60
• 2. 요소개발...61
• 가. 연속체 요소...61
• 나. 구조 요소...62
• (1) 평면 응력 요소...64
• (2) 쉘 요소...65
• (3) 쉘 요소의 구성...71
• (4) 기하 강성 행렬의 구성...72
• (5) 보 요소...73
• 다. 수치 결과...79
• (1) 평면 응력 요소...79
• (가) Straight beam problem...79
• (나) Cook의 문제...81
• (가) 원형 평판 문제...81
• (나) Pinched cylinder problem...82
• (다) Hemi-spherical shell problem...83
• (라) Scordelis-Lo roof problem...84
• (마) 45° 기울어진 마름모꼴 평판문제...85
• (3) 솔리드 요소...86
• (가) Straight beam problem...86
• (나) Curved beam problem...87
• (다) Distorted mesh...88
• 3. 선형 연립 방정식의 풀이(Sparse/Multi Frontal)...89
• 가. 연구범위...89
• 나. 이론적／실험적 접근 방법...89
• 다. 연구 내용...89
• (1) 문제 정의와 적용 범위...89
• (2) 행렬분해법...89
• (가) 삼각시스템(triangular system)...90
• (나) 행렬분해법의 개념...90
• (다) 내적분해(Inner product decompostion)...91
• (라) 외적분해(outer product decompostion)...92
• (3) 행렬분해법에 근거한 고성능 해석기...93
• (가) 스파스 해석기...93
• (나) 멀티프론탈 해석기...94
• 라. 적용 프로그램...98
• 마. 연구 결과...101
• (1) 수치예제...101
• (2) 수치결과...101
• (가) 스파스해석기와의 비교...101
• (나) NE-NASTRAN과의 비교...101
• 4. 고유치 해석...106
• 가. 개요...106
• 나. 기본적인 부공간 축차 방법...107
• 다. 부공간 축차법의 성능 개선...109
• (1) 리츠벡터의 적용...109
• (2) 직교화의 유지...110
• (3) 수정된 리츠벡터의 적용...111
• (4) 준적정 리츠벡터의 적용...112
• (5) 블록 알고리즘의 적용...112
• 라. 개선된 블록 알고리즘...112
• (1) 기본 알고리즘...112
• (2) 이전 블록에서 수렴하지 못한 축차벡터의 이용...113
• (3) 적절한 이동값의 선택...114
• (4) 수정된 리츠벡터에서 초기 벡터의 적절한 개수...115
• (5) 절적한 블록개수 정하기...116
• (6) 수렴한 고유벡터와의 직교화...117
• (7) 재시작(restart) 알고리즘...119
• 마. 수치 결과...120
• (1) Oil tank...120
• (2) Car door...121
• 5. 좌굴해석...122
• 가. 개요...122
• 나. 일반적인 기하 강성 계산...122
• 다. 수치 결과...124
• (1) 보 요소...124
• (가) Euler Beam...124
• (나) Grid with Rigid joints...125
• (다) Bar Dome...127
• (라) Portal Frame...128
• (2) 쉘 요소...130
• (가) Buckling of a simply supported square plate...130
• (나) Lateral buckling of an L-barcket...132
• (다) Axially compressed cylinder...133
• 6. 접촉해석 연구...135
• 7. 동적해석 연구...138
• 가. 개요...138
• (1) 질량 행렬의 구성방법...138
• (2) 감쇠 행렬의 구성방법...139
• (3) 자유도 축약...139
• (4) 직접적분법과 모드 해석...139
• (5) 주파수 해석...140
• 나. 시간적분법...140
• (1) Newmark 법...140
• (2) 선형다단계법...141
• 다. 결론...143
• 8. 하중／제한조건...144
• 가. 하중조건...144
• 나. 제한조건...145
• 9. 입／출력문...146
• 가. 입력문...146
• 나. 출력문...146
• 제 3 절 프로그램 성능 및 평가...147
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...148
• 제 1 절 목표달성도...148
• 제 2 절 관련분야에의 기여도...149
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...151
• 제 1 절 연구개발결과의 기대효과...151
• 제 2 절 연구개발결과의 활용계획...151
• 1. 활용계획...151
• 2. 추가연구의 필요성...152
• 제 3 절 사업화 계획...152
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...154
• 제 1 절 프리즘 요소를 사면체 요소로 분할...154
• 제 2 절 Multi frontal Solver...156
• 1. 기본 개념...156
• 2. 성능향상을 위한 방법...157
• 제 3 절 외삽(extrapolation)을 이용한 대체 변형률법 솔리드 요소...158
• 제 4 절 Lanczos 알고리즘...159
• 1. 이론적인 Lanczos 알고리즘...159
• 2. 실제적인 Lanczos 알고리즘...159
• 가. 완전한 재직교화(Full reorthogonalization)...159
• 나. 선택적인 재직교화...160
• 다. 부분적인 재직교화...161
• 제 7 장 참고문헌...162
• 첨부문서 : 특정연구개발사업 연구결과 활용계획서...168
• 연구결과 활용계획서...169
• 기술 요약서...173