초록 ▼

□연구개요
본 연구에서는 우수한 성능의 다면체 유한요소를 개발하고 활용함으로써 격자망 재구성이 불가피한 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 새로운 전산 설계 및 해석 기법을 제시한다. 최근 다양한 기능을 지원하는 상용 소프트웨어가 보급되면서 복잡한 공학 문제에 대한 전산 설계 및 해석이 수행되고 있다. 그러나 기존의 기법만으로는 여전히 접근이 어렵거나 매우 비효율적인 문제가 존재한다. 특히 지속적으로 격자망의 재구성이 필요한 문제를 효과적으로 해결하기 위해서는 새로운 기법이 필요하다. 반복계산 과정에서 불일치 계면이 발생하여 지

□연구개요
본 연구에서는 우수한 성능의 다면체 유한요소를 개발하고 활용함으로써 격자망 재구성이 불가피한 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 새로운 전산 설계 및 해석 기법을 제시한다. 최근 다양한 기능을 지원하는 상용 소프트웨어가 보급되면서 복잡한 공학 문제에 대한 전산 설계 및 해석이 수행되고 있다. 그러나 기존의 기법만으로는 여전히 접근이 어렵거나 매우 비효율적인 문제가 존재한다. 특히 지속적으로 격자망의 재구성이 필요한 문제를 효과적으로 해결하기 위해서는 새로운 기법이 필요하다. 반복계산 과정에서 불일치 계면이 발생하여 지속적인 격자망 연결이 필요하거나 영역의 경계가 바뀌면서 지속적인 격자망 생성이 필요한 문제에 본 연구에서 제안하는 기법을 적용하여 그 효용성을 입증한다.

□연구 목표대비 연구결과
(1) 다면체 유한요소의 최적화 문제에 대한 활용 가능성 검토
다면체 유한요소는 단순하고 효율적인 방법으로 격자망 생성을 가능하게 하므로 삼차원 모델링의 유연성을 획기적으로 증대시킬 수 있다. 지속적인 격자망 업데이트가 요구되는 최적설계 문제에 다면체 유한요소를 활용함으로써 복잡한 형상 정보를 정확하고 효율적으로 표현하면서 최적화 문제를 해결할 수 있음을 보였다.
(2) 다면체 유한요소의 멀티스케일 해석에 대한 활용 사례 제시
스케일이 크게 차이나는 서로 다른 영역을 동시에 결합하여 해석하고자 할 때 불일치 격자망 문제가 필연적으로 발생한다. 상대적으로 중요하지 않은 영역이 성긴격자망으로 구성되고 상대적으로 중요한 영역이 조밀한 격자망으로 구성될 때, 다면체 유한요소는 요소면의 형태와 수에 제한이 없기 때문에 서로 다른 격자망을 연결하는 천이요소의 역할을 할 수 있다. 즉, 서로 다른 공간스케일 영역을 완전하게 결합시키는 데 다면체 유한요소를 활용할 수 있음을 보였다.
(3) 다면체 유한요소의 삼차원 균열진전 해석에 대한 활용 사례 제시
균열진전 해석은 해석 중에 격자망의 변화를 수반하기 때문에 전산역학 분야의 난제 중 하나로 꼽힌다. 본 연구에서는 다면체 유한요소와 요소조각기법을 활용하여 효율적인 균열진전을 모사할 수 있는 방법을 제안하였다.

□연구개발결과의 중요성
(1) 기존 전산 설계 및 해석 기법의 대체
다면체 유한요소 기반의 유한요소 해석 기술은 격자망 재구성을 수반하는 문제를 효과적으로 해결할 수 있기 때문에 지속적인 격자망의 연결과 생성이 필요한 문제에서 기존의 기법을 대체할 수 있다. 또한 기존의 유한요소법만으로는 접근이 어려웠던 멀티스케일 문제와 균열진전 문제를 효과적으로 해결함으로써 학술적인 측면 뿐만 아니라 실용적인 기술로서의 가치를 인정받을 수 있다. 특히, 기본연구 및 후속연구를 통하여 전산 설계 및 해석 분야의 지식과 경험이 부족한 초심자도 쉽게 접근 가능한 CAE 기술을 제시한 점에서 본 연구의 가장 큰 의의를 찾을 수 있다.
(2) 다면체 유한요소 관련 CAE 기술의 선도
모델링의 유연성을 획기적으로 개선시킬 수 있는 장점으로 인하여 다면체 유한요소에 관한 연구가 국내외적으로 수행되고 있으나, 형상함수의 정의와 수치적분의 어려움 때문에 현재 활용빈도는 많지 않다. 본 연구를 통하여 우수한 성능의 다면체 유한요소를 개발하고 활용함으로써 국내외적으로 연구의 초기단계에 있는 다면체 유한요소 관련 CAE 기술을 국제적으로 선도할 수 있을 것으로 기대한다.

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 최종목표 : 새로운 다면체 유한요소를 이용한 기존 유한요소법의 한계 극복 ... 4
• (2) 세부 연구 목표 및 범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• (1) 다면체 유한요소의 최적화 문제에 대한 활용 가능성 검토 ... 5
• (2) 다면체 유한요소의 멀티스케일 해석에 대한 활용 사례 제시 ... 8
• (3) 다면체 유한요소의 삼차원 균열진전 해석에 대한 활용 사례 제시 ... 9
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• (1) 기존 전산 설계 및 해석 기법의 대체 ... 10
• (2) 다면체 유한요소 관련 CAE 기술의 선도 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 끝페이지 ... 14