초록 ▼

□ 연구개요
복잡한 CAD 형상에 대한 육면체 유한요소 모델을 구성하는 것은 상당히 어려운데, 본 연구에서는 CAD 형상으로 육면체 유한요소 모델을 조각하여 표면에는 절단 육면체 요소 또는 다면체 요소를 사용하여 해석하는 방법을 제시하였다. 이를 위하여 다면체 요소의 구성 방법과 형상함수 그리고 수치 적분 방법 등이 개발되었으며 다양한 예제를 통하여 검증하였다. 본 연구에서 개발한 방법은 유한요소 모델의 구축 과정이 없이 CAD 형상에서 직접 해석 모델을 구성할 수 있으며 우수한 해석 결과를 얻을 수 있게 된다. 특히, 대변형

□ 연구개요
복잡한 CAD 형상에 대한 육면체 유한요소 모델을 구성하는 것은 상당히 어려운데, 본 연구에서는 CAD 형상으로 육면체 유한요소 모델을 조각하여 표면에는 절단 육면체 요소 또는 다면체 요소를 사용하여 해석하는 방법을 제시하였다. 이를 위하여 다면체 요소의 구성 방법과 형상함수 그리고 수치 적분 방법 등이 개발되었으며 다양한 예제를 통하여 검증하였다. 본 연구에서 개발한 방법은 유한요소 모델의 구축 과정이 없이 CAD 형상에서 직접 해석 모델을 구성할 수 있으며 우수한 해석 결과를 얻을 수 있게 된다. 특히, 대변형과 재료 비선형 문제에 적용하여 성공적인 결과를 얻었다. CAD 기반 유한요소 해석 방법은 형상 설계 최적화 문제 해석에 적용되어 기존의 방법에 비하여 상당히 효과적인 최적화 설계 기법을 제공하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
정육면체 유한 요소를 CAD 형상으로 조각하여 해석 모델을 구성하는 방법은 별도의 작업 없이 자동으로 수행될 수 있는데 본 연구에서는 육면체 요소를 CAD로 절단하기 위한 알고리즘이 개발되었다. Marching cube 방법을 사용하여 절단 육면체 격자를 쉽게 CAD 형상으로부터 구성하는 방법을 개발하였다. 다면체 요소의 성능을 높이기 위하여 효율적인 형상함수를 제시하였으며, 본 연구에서 개발된 형상함수는 기존 유한요소 형상함수와 유사하게 연속성, 적합성 그리고 완전성을 모두 만족하고 육면체 요소와 유사한 성능을 보여주었다. 또한 다면체 요소 내부의 수치적분 방법이 개발되었으며 효율성을 검증하였다. 본 연구에서 개발된 절단 육면체 요소를 사용하여 다양한 예제들에 대한 해석을 수행하고 효율성을 보여주었는데 특히 대변형 및 재료비선형 문제를 성공적으로 해석하고 결과를 보여주었다. 절단 육면체 격자를 사용한 해석 방법을 위상 및 형상 최적화 문제에 적용하여 최적화 과정에서 변화되는 형상을 정확히 반영할 수 있는 해석 모델을 쉽게 구성하고 성공적으로 형상 최적화를 수행하는 방법을 개발하였으며 예제들의 해석을 통하여 유효성 및 효율성을 보여주었다.

□ 연구개발결과의 중요성
정육면체 유한 요소를 CAD 형상으로 조각하여 자동으로 해석 모델을 구성하는 방법은 기존 유한요소법에서 해석 모델을 구성하기 위한 노력과 시간을 크게 개선할 수 있게 된다. 기존의 사면체 요소를 사용한 해석 모델에 비하여 절단 육면체 격자를 사용한 해석은 상대적으로 크게 우수한 결과를 보여 주었으며 전산 역학 분야의 혁신적인 해석 방법으로 활용될 수 있을 것이다. 특히 복잡한 형상에 대하여 해석 모델을 CAD 형상으로 간단히 조각한 해석 모델을 쉽게 구성할 수 있으며, 학계와 산업계의 복잡하고 다양한 구조물에 대하여 적용할 수 있게 된다. 더불어 기존의 밀도법을 사용한 형상 및 위상 최적화 문제 해석의 문제점을 절단 육면체 격자를 사용하여 정확한 형상을 사용한 형상 최적화를 수행할 수 있는 방법을 제공하여 최적 설계 문제 해결에 큰 역할을 할 것으로 기대하고 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 21
• 끝페이지 ... 25