초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 과제에서는 등기하 해석 기법을 적용하여 설계 및 해석 분야의 통합을 위한 융합 기술을 개발하였다. 현재 설계와 해석 과정이 각각 서로 다른 학문적 기반을 두고 있으므로, 설계 단계에서 얻어진 제품의 형상 정보가 해석 단계에서 그대로 활용되지 못하고 단순화와 격자 재생성 과정을 거치게 되므로 시간과 비용의 손실이 매우 큰 실정이다. 따라서 본 과제에서는 이를 해결하기 위해 등기하 해석 기법을 도입하여 설계와 해석 과정을 통합할 수 있는 기술을 개발하였다.
연구결과
본 연구의 1단계(1차년도)에

연구의 목적 및 내용
본 과제에서는 등기하 해석 기법을 적용하여 설계 및 해석 분야의 통합을 위한 융합 기술을 개발하였다. 현재 설계와 해석 과정이 각각 서로 다른 학문적 기반을 두고 있으므로, 설계 단계에서 얻어진 제품의 형상 정보가 해석 단계에서 그대로 활용되지 못하고 단순화와 격자 재생성 과정을 거치게 되므로 시간과 비용의 손실이 매우 큰 실정이다. 따라서 본 과제에서는 이를 해결하기 위해 등기하 해석 기법을 도입하여 설계와 해석 과정을 통합할 수 있는 기술을 개발하였다.
연구결과
본 연구의 1단계(1차년도)에서는 등기하 해석 기법을 설계 및 해석 단계에 각각 적용한 기술을 개발하였다. 먼저 등기하 해석 기법에서는 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)에서의 기저 함수를 이용하여 형상 모델링 기술을 개발하였고, 등기하 해석 기법을 기반으로 구조 해석과 유체 해석용 유한요소 해석 기술을 개발하였다. 2단계(2차년도)에서는 먼저 T-Spline을 기반으로 한 형상 모델링 기법을 유한요소 해석 과정에 적용하였다. 그 후, 1단계에서 개발한 각각의 요소 기술을 통합하여 단일 프로세스가 가능한 융합기술을 개발하고 이를 다양한 공학적 문제에 적용하여 검증하였다. 등기하 해석 기법을 적용한 설계와 구조/유체 해석 방법을 하나의 기술로 통합하기 이전에 설계-구조, 설계-유체, 구조-유체 기술 융합의 이전 단계가 선행되어야 하며, 이 자체만으로도 학문적으로 큰 의미가 있다고 본다. 각각의 융합 기술들의 특징을 살릴 수 있는 공학적 문제, 예컨대 일정한 변위를 가지는 horseshoe 문제, 보가 부착된 사각 실린더 주위의 공탄성 문제 등 다양한 여러 문제에 적용하여 그 타당성을 검증하고자 하였다. 3단계(3차년도)에서는 등기하 해석 기법을 적용한 설계 및 해석 통합 기술을 선박 설계 및 해석 문제와 같이 실제 문제에 적용하여 그 타당성을 검증하고 문제점을 보완하여 개발 기술의 완성도를 높이고자 한다.
연구결과의 활용계획
등기하 해석 기법을 적용한 설계 및 해석 융합 기술은 그간 독립적으로 수행되어 온 설계와 해석 과정을 일관된 하나의 프로세스로 통합함으로써 형상 단순화, Mesh 생성 등에 의한 반복 작업, 오류 등의 문제를 해결할 수 있으며, 그 결과 해석에 소요되는 비용과 시간을 최소 30% 이상 절감할 수 있으리라 예상된다. 또한 본 과제를 통해 개발될 기술은 특정 분야에만 적용 가능한 것이 아니라 선박, 항공기, 기계제품 등 설계와 해석이 필요한 모든 분야에 적용이 가능하므로 기반성으로서의 특징도 가지며, 본 기술이 성공적으로 개발될 경우 그 파급 효과는 상당히 크리라 예상된다.

Abstract ▼

Purpose&contents
The purpose of this project is to develop integration technology combining computer-aided design and computer-aided engineering technology adopting the isogeometric ananlysis. Since the present geometric modeling of CAD and CAE is based on the different theory, the extra works li

Purpose&contents
The purpose of this project is to develop integration technology combining computer-aided design and computer-aided engineering technology adopting the isogeometric ananlysis. Since the present geometric modeling of CAD and CAE is based on the different theory, the extra works like simplification and remeshing is necessary to use geometric modeling of CAD. To overcome the waste of time and cost, the present research will introduce isogeometric analysis concept to integrate both CAD and CAE process.
Result
In the first stage of this research, isogeometric analysis will be applied to CAD and CAE technology separately. The geometic modeling will be conducted using NURBS which is the basis function of isogeometric analysis. CAE will be divided into structure based CAE and fluid based CAE to adopt isogeometric analysis method.
In the second stage, above all, geometric modeling and finite element analysis using T-spline will be developed to avoid the error by the local gap in the case of B-Spline. Next, the integration of the separate technologies based on the isogeometric analysis will be conducted and then various engineering problem will be solved through the developed technology. The combined techniques of design-structure CAE, design-fluid CAE and structure-fluid CAE are also valuable in engineering parts. We will develop three semi-integration methods mentioned above to solve horseshoe problem with the displacement, aeroelastic phenomenon with square cylinder with the beam.
In the last stage, the developed technology in the present works will be applied to real engineering problem in the industry like shipbuilding, aerospace etc. company. The assessment of predictive capabilities of isogeometric analysis method will be accomplished based on the simulated results and also the improvement of the integration technology will be done with respect to numerical schemes and computation algorithm.
Expected Contribution
The isogeometric analysis technique can be applied to various industries with the complex and delicate product geometry that the existing surface based modeling method is difficult to model. Also the elimination of the simplification and remeshing job through the integration technology reduce time and cost by 30 percent. These results are able to contribute to strengthening competitive power of the domestic industry.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구 개발 과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술 개발 현황 ... 7
• 3. 연구 수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 82
• 5. 연구 결과의 활용 계획 ... 84
• 6. 연구 과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보 ... 85
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구 실적 ... 89
• 8. 공동 연구책임자 대표적 연구 실적 ... 89
• 9. 참고 문헌 ... 89
• 10. 연구 성과 ... 91
• 11. 기타 사항 ... 105