초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 선박과 같은 복잡한 형상에 대하여 T-spline을 이용하여 등기하 해석 방법을 개발하여 CAD 시스템과 등기하 해석의 통합할 수 있는 기초연구를 수행하였다. 경계 곡선으로부터 T-mesh 구조를 갖는 내부 곡면을 생성하는 새로운 알고리즘을 고안하고, T-junction이 있는 곡면의 연속성 문제를 해결함으로써 형상 설계에서의 T-junction 제약을 줄이도록 하였다. 또한 T-spline을 이용한 형상 모델의 등기하 해석 과정에서 발생하는 local refinement 문제를 해결함으로써

연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 선박과 같은 복잡한 형상에 대하여 T-spline을 이용하여 등기하 해석 방법을 개발하여 CAD 시스템과 등기하 해석의 통합할 수 있는 기초연구를 수행하였다. 경계 곡선으로부터 T-mesh 구조를 갖는 내부 곡면을 생성하는 새로운 알고리즘을 고안하고, T-junction이 있는 곡면의 연속성 문제를 해결함으로써 형상 설계에서의 T-junction 제약을 줄이도록 하였다. 또한 T-spline을 이용한 형상 모델의 등기하 해석 과정에서 발생하는 local refinement 문제를 해결함으로써 안정되고 신뢰할 만한 해석 툴을 개발하였다. 이를 기반으로 선박 형상에 대한 T-spline 모델링과 등기하 해석 툴을 개발함으로써 도전받고 있는 조선 산업의 설계/해석에서의 경쟁력을 확보하고자 한다.
연구결과
복잡한 형상에 대한 T-spline 모델링 및 등기하 해석 연구는 세 단계에 걸쳐 수행하였다.
●T-mesh 구조를 갖는 부드러운 곡면 생성 방법 개발
경계에서의 곡선이 주어진 경우 해석에 사용되는 내부 곡면의 T-mesh 구조 생성을 위한 안정되고 강건한 알고리즘 개발 및 검증하며 또한 여러 T-junction을 갖는 patch 들에 대해 연속조건 및 분할방법을 통한 T-spline 곡면 생성
●T-spline 기반 등기하(Isogeometric Analysis) 해석 기술 개발
T-mesh로 주어진 곡면에 대해 T-spline을 이용하여 기존의 유한요소해석(FEA)에 의해 수행되어진 구조와 유체 문제에 대해 등기하 해석을 적용, 비교/분석하고 local refinement가 가능한 곡면생성 방법을 보완함으로써 실제 사용가능한 설계 및 해석 툴 구축
●조선 선박 형상에 대한 T-spline 모델링과 Isogeometric analysis
조선 선박의 bulbous bow, propeller 구조의 특성 분석 및 주안점을 파악하고, 등기하해석에 적합한 T-mesh 및 T-spline을 이용한 형상 모델링 방법을 개발하며, 실제 등기하 해석을 적용했을 때 결과 분석과 문제점을 수정/보완
연구결과의 활용계획
●기존의 CAD 시스템에서 표현할 수 없었던 T-junction 표현 방법 원천기술 확보
●T-junction이 가능한 설계 기술로 설계의 간편화
●등기하 해석의 도입으로 CAD/CAE의 병목현상인 refinement 문제 해결
●T-spline 등기하 해석 개발로 인한 해석 방법의 질 향상
●CAD/등기하해석의 통합에 따른 전반적 제조산업에서의 설계/해석 시간 단축으로 인한 비용 절감
●T-mesh 구조의 곡면 생성 가능으로 인한 선박 설계 생산성 향상
●설계/해석 시간 단축으로 인한 조선 선박의 공기 단축 효과 및 경쟁력 선점

Abstract ▼

Purpose& contents
In this research work we developed an isogeometric analysis(IA) tool using T-splines for complex geometries like ships, which will be an initiative of integration of CAD/analysis. Given boundary curves, we devised an algorithm to create surface with T-mesh and resolve the contin

Purpose& contents
In this research work we developed an isogeometric analysis(IA) tool using T-splines for complex geometries like ships, which will be an initiative of integration of CAD/analysis. Given boundary curves, we devised an algorithm to create surface with T-mesh and resolve the continuity problem of patches over T-junctions to reduce the restriction in design process. Also we improved the analysis tool so that it performs the refinement process more stably and more reliably, which takes place during the IA using T-splines . Based on this analysis tool, the development of the design/analysis tool specialized on the shipbuilding geometry enables domestic shipbuilding industry to be more competitive.
Result
The research on T-splines modeling and isogeometric analysis consists of three steps.
●Development of the smooth surface with T-mesh structure
We devise/verify an stable, robust algorithm to generate a T-mesh from given boundary curves, and generate T-spline surface subject to certain continuity from several patches over T-junctions using continuity condition and de Casteljau method.
●Development of Isogeometric analysis(IA) tool based on T-splines
Using T-splines, we perform the isogeometric analysis on the surface generated from a T-mesh and analyze its result for the target as FEA does, and supplement the local refinement process in order to achieve design/analysis tool available in practice.
●T-splines modeling and isogeometric analysis on shipbuilding geometries
We understand the features of bulbous bow or propeller structure and generate a suitable T-mesh as well as a T-splines surface, and then perform the isogeometric analysis to achieve the design/analysis tool specialized on the shipbuilding geometry. Finally we endeavor to integrate the CAD system and the analysis tool(IA)
Expected Contribution
●Original technology for T-junction solution which have been impossible until now.
●Simplified design by allowing T-junction.
●Reduction of bottleneck in the refinement by introduction of isogeometric analysis.
●Improvement of technology of the analysis by the development of T-spline IA.
●Saving development cost by reducing design/analysis time with the integration of CAD/IA in manufacturing industry.
●Improvement of design productivity by the possible T-mesh surface generation.
●More competitiveness of shipbuilding company by shortening the duration

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 19
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 58
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 62
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 63
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 66
• 8. 참고문헌 ... 67
• 9. 연구성과 ... 71
• 10. 기타사항 ... 77
• [별첨1] 대 표 연 구 성 과 ... 78