구조해석이란?

 



 



구조해석이란?

CAE(Computer-Aided Engineering)는 정교한 분석 알고리즘을 사용한 설계 및 가상 테스트부터 제조 계획에 이르기까지 전체 제품 엔지니어링 프로세스의 절차를 설명하는데 사용되는 용어입니다.

컴퓨터 지원 엔지니어링은 일종의 설계 소프트웨어를 사용하여 제품을 개발하는 거의 모든 산업에서 표준입니다. CAE는 제품 설계뿐 아니라 엔지니어링 프로세스 지원의 다음 단계입니다.

물리적 프로토타입 없이도 제품의 물리적 특성에 대한 테스트 및 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다.

• 유한요소해석

유한요소해석(FEA)은 유한요소법(FEM)이라는 수치 기법을 사용하여 주어진 물리적 현상을 시뮬레이션하는 것입니다. 엔지니어는 FEA 소프트웨어를 사용하여 실제 프로토타입 및 실험 수를 줄이고 설계 단계에서 구성 요소를 최적화하여 비용을 절감하면서 더 나은 제품을 더 빠르게 개발할 수 있습니다.

• 전산유체역학

전산유체역학(CFD)은 계산 능력을 사용하여 지배 방정식을 풀어 물리적 유체 흐름을 수학적으로 예측하는 프로세스입니다.

엔지니어가 새로운 제품(예: 다음 경주 시즌을 위한 우승 경주용 자동차)을 설계하는 임무를 맡을 때 공기역학은 설계의 전반적인 성능에서 중요한 역할을 합니다. 즉, 공기역학적 성능은 컨셉 단계에서는 쉽게 정량화할 수 없습니다.

CFD소프트웨어 분석에서는 유체 흐름과 속도, 압력, 점도, 밀도, 온도 등 관련 물리적 특성이 정의된 작동 조건을 기반으로 계산됩니다. 정확한 물리적 솔루션을 얻기 위해 이러한 수량을 동시에 계산합니다.

상용 또는 오픈 소스를 포함한 모든 CFD도구는 수학적 모델과 수치 방법을 사용하여 원하는 흐름 물리학을 예측합니다. 가장 일반적인 CFD도구는 Navier-Stokes(NS) 방정식을 기반으로 합니다.

Navier-Stokes 방정식의 대부분의 항은 일정하게 유지되지만 물리학에 따라 더 많은 항을 추가하거나 제거할 수 있습니다. 예를 들어, 열 전달, 상 변화 또는 화학 반응을 고려해야 하는 경우 지배 방정식에 더 많은 용어가 도입됩니다.

정확하고 성공적인 CFD해석을 수행하려면 적절한 작동 조건, 수치 방법 및 물리학을 고려하는 것이 매우 중요합니다. 이것이 올바르게 수행되면 성능 통찰력을 빠르게 얻을 수 있으며 결과적으로 더 나은 성능과 효율적인 최종 제품을 얻을 수 있습니다.

• 열해석

열 전달(Heat Transfer)은 온도 차이와 그에 따른 온도 분포 및 변화로 인한 열(열에너지)의 흐름을 나타냅니다.

운송 현상에 대한 연구는 전도, 대류 및 복사 형태의 운동량, 에너지 및 질량 교환에 관한 것입니다 . 이러한 프로세스는 수학 공식을 통해 설명할 수 있습니다.

CAE 적용 분야



CAE의 주요 목적은 부품 및 어셈블리의 견고성, 효율성 및 내구성을 테스트, 예측 및 개선하는 것입니다. 궁극적으로 더 나은 제품을 만들고 필요한 물리적 프로토타입 수와 출시 시간을 단축합니다.

유체 흐름, 질량 및 열 전달, 유체-고체 상호 작용, 정적 또는 동적 해석, 부품 및 어셈블리의 응력 해석, 결합 열 전달, 전도, 대류, 복사 등을 CAE 소프트웨어를 사용하여 광범위한 설계에 대해 테스트할 수 있습니다.

CAE(Computer Aided Engineering)는 다양한 환경에 노출되는 제품을 설계하는 거의 모든 산업에서 사용될 수 있습니다.

컴퓨터 지원 엔지니어링을 사용하는 산업에는 자동차, 항공우주, 플랜트 엔지니어링, 전자, 에너지, 소비재 및 HVAC가 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다. 제품은 매우 작은 부품부터 경주용 자동차, 교량, 심지어 발전소와 같은 복잡한 구조물까지 다양합니다.

특정 하중을 운반하는 크레인의 구조적 무결성 테스트, 콘서트 홀의 음향 ​​분석 또는 전구 내부 대류 흐름 테스트 이 모든 것은 시뮬레이션이 엄청난, 때로는 생명을 구할 수 있는 변화를 가져올 수 있는 응용 분야의 예입니다.