구조 해석

알테어 옵티스트럭트는 업계에서 검증된 현대적 구조 분석 솔버로, 파워트레인 내구성 평가 등의 구조 평가와 최적화를 위한 선형 및 비선형 구조와 열 분석에 사용됩니다.

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전문가용 전동 공구 개발에 박차를 가하는 시뮬레이션 Stanley Black & Decker의 브랜드인 DeWalt에서 CAE는 장기적으로 지속되는 전문가용 첨단 전동 공구를 개발하는 데 필요한 핵심 요소입니다. Read the DeWalt success story
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알테어 HyperWorks 를 통해 시뮬레이션 기반 설계를 도입한 Euro-Pro Ninja 블렌더 및 Shark 진공청소기 제조업체인 Euro-Pro는 물리적 시험을 줄이고 제품 성능과 내구성을 개선하기 위해 시뮬레이션 기반 설계를 도입했습니다. 하이퍼웍스 솔버(옵티스트럭트, 라디오스 및 아큐솔브)는 알테어의 HPC 클라우드 인프라에서 전반적으로 사용됩니다. Read the Euro-Pro success story
옵티스트럭트는 선형 및 비선형 분석 및 열 분석을 위한 고효율 솔버입니다. 엔지니어는 기저 알고리즘을 통해 최단 시간 내에 정확한 결과를 얻을 수 있습니다. 응용 분야에는 강도 및 강성 평가, 내구성, 열 접촉 및 응력 분석이 있습니다. 비선형 기능에는 접촉, 볼트 초기장력, 개스킷 요소 및 종동력을 사용한 초탄성 재료 대변형이 있습니다.
Quote
“최근 수년 간 출시된 모든 제품은 우리 엔지니어링 프로세스를 가속화하는 데에 도움을 주었습니다.”

–Dr.-Ing Alois Starlinger

Head of Structural Development

Stadler Rail


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갱도

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파워트레인 내구성 대변위 접촉면 분석 초탄성 재료 전역-국소 분석(확대/축소) 초기장력 분석 온도 분석
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선형 정적 분석

옵티스트럭트는 선형 구조 분석을 위한 모든 기능을 갖춘 솔버입니다. 강체 요소와 강체는 물론, 포인트(SPC)와 멀티포인트(MPC) 제약 경계 조건을 지원합니다. 손쉬운 그리드 위치 정의를 위해 기본 좌표계에 기반한 대체 좌표계나 각 좌표계를 정의할 수 있습니다.

부하가 빔 요소 길이를 따라 분산될 뿐 아니라, 쉘 표면과 솔리드 표면에도 분산될 수 있습니다. 또한 주어진 변위와 관성 제거 부하 할당이 가능합니다. 열 부하에는 대류 및 열 생성이 포함됩니다.

옵티스트럭트는 솔리드, 쉘, 빔, 로드, 부싱, 스폿 용접, 심 용접, 조인트, 포인트 질량 및 단일 DOF 질량, 강성 및 댐핑을 포함하여 모든 요소를 지원합니다. 요소와 플라이 및 스택 정의를 통해 복합재를 지원합니다. 빔은 영역 및 관성에 의해서만이 아니라 단면적 치수에 의해서도 정의됩니다. 또한 선대칭 요소 및 부하를 사용할 수 있습니다.

모델은 인스턴화, 재배치 및 연결된 하나의 부품 모음으로 지정될 수 있습니다. 또한 중요한 영역에서 더욱 정확한 응력 해상도를 얻기 위한 하위 모델링이 가능합니다. 응력과 변형 등 분석 결과는 요소 중심, 가우스 포인트 및 코너 포인트에서 계산할 수 있습니다. 또한 그리드 포인트 응력 및 변형, 요소 힘 및 응력 에너지도 사용 가능합니다. 기타 출력 유형에는 선간 전단(Interlinear Shear)은 물론 복합재 플라이 응력 및 변형이 포함됩니다. Tsai-Wu, Hill, Hoffman, Maximum Strain Theory 및 Hashin 등 여러 복합재 파괴 모델이 포함됩니다. 각 플라이 내 복수의 평면에서 파괴 지수를 비롯하여 복합재 응력 및 변형을 계산할 수 있습니다.

적용된 부하, 구속력 및 강체 요소력도 출력할 수 있습니다. 모든 데이터는 .op2 및 .pch 파일 형식과 Altair H3d로 출력이 가능합니다.

STRENGTH2000®은 Airbus Defence & Space에서 제공하는 도구 상자로, 항공우주 강도 및 안정성 분석을 수행하고 인증 용도로 응력 보고서를 생성합니다. 많은 항공우주 기업 및 공급업체를 위해 STRENGTH2000®은 금속성 구조물 및 복합재 구조물의 강도와 안정성 평가를 가속화하여 다양한 산업표준 및 편람표준을 준수할 수 있도록 합니다.

초기장력 및 접촉면 분석

1D(빔) 또는 3D(솔리드) 요소를 사용하여 초기에 인장된 볼트를 모델링할 수 있습니다. 볼트 초기장력은 힘 또는 단축 거리로 지정할 수 있습니다. 초기장력 힘이 계산되고 볼트를 하나씩 또는 그룹 단위로 증분 방식으로 초기에 인장할 수 있습니다.

접촉면 분석의 경우 노드-표면 접촉면과 표면-표면 접촉면 입력을 둘 다 사용할 수 있습니다. 접촉 조건은 FREEZE (TIED), STICK 또는 마찰이 존재하는 SLIP으로 설정할 수 있습니다. 구부러진 표면의 경우 표면-표면 접촉면이 정확할 수 있습니다. 계산 시간을 단축하기 위해서는 MPC(Multipoint Constraint)를 자동으로 생성하는 표면-표면 고정 접촉면과 같은 특수한 경우를 사용할 수 있습니다. 또한, 마찰이 없으며 다른 비선형성이 없는(선형 재료 및 소변위) SLIP 접촉이 존재할 경우, 기존의 접촉 계산보다 최대 10배 빠른 특수 선형 접촉 알고리즘을 사용할 수 있습니다.

두 번째 솔리드 요소의 경우, 접촉 친화적 요소 공식을 사용할 수 있습니다. 이러한 접촉 친화적 요소를 사용하면 접촉 채터를 줄여 빠르게 수렴할 수 있고 더욱 원활한 접촉 압력 분산이 가능합니다.

비정형 메시의 경우 CLEARANCE 명령을 사용하여 초기 침투를 제거하거나 초기 갭을 지정할 수 있습니다. ADJUST 명령을 사용하면 균일한 초기 침투를 지정할 수 있습니다.

접촉 출력에는 슬립 거리 및 마찰력은 물론, 접촉 압력 및 접촉력, 접촉 상태, 개방, 폐쇄 또는 침투가 포함됩니다. 접촉력은 요소 또는 표면 단위로 출력될 수 있습니다. 접촉 결과는 마스터 표면과 슬레이브 표면 모두애 대해 출력됩니다. 접촉 표면에 대한 총 힘은 물론 각 표면의 접촉 면적을 보고할 수 있습니다.

영역 분해(Domain Decomposition)는 여러 프로세서를 사용할 수 있으므로 분석 시간을 획기적으로 단축할 수 있습니다.

비선형 재료 분석

등방성, 운동성 및 혼합된 경화 특성이 있는 탄성 가소성 비선형 재료를 사용할 수 있습니다. 온도의 영향을 받는 여러 곡선은 물론, 비선형 탄성 응력 변형 곡선을 표 형식 입력으로 지정할 수 있습니다.

온도의 영향을 받는 비선형 개스킷 재료 특성을 사용할 수 있습니다. 개스킷 재료 모델은 가소성과 히스테리시스가 있는 비선형 탄성 모델입니다. 손상 압력도 고려됩니다. 개스킷의 누출 압력과 접촉 압력 결과를 확인할 수 있습니다.

또한 대변위 분석에 초탄성 재료를 사용할 수 있습니다. 초탄성 재료 모델에는 1축, 2축 및 평면 실험값의 표 형식 입력과 Neo-Hookean, Mooney-Rivlin, Yeoh, Arruda-Boyce 및 감쇄 다항식 입력이 포함됩니다.

영역 분해(Domain Decomposition)는 여러 프로세서를 사용할 수 있으므로 분석 시간을 획기적으로 단축할 수 있습니다.

대변형 분석

등방성/이방성 및 초탄성 솔리드 모델에 대한 유한 슬라이딩을 사용한 대규모 변형 분석을 수행할 수 있으며, 종동력 역시 모델링이 가능합니다. 대규모 변형 분석 시 솔리드 요소 이외에도 강체 요소 및 접촉도 고려할 수 있습니다.

대규모 변형 분석은 하위 사례 단위로 지정할 수 있습니다.

영역 분해(Domain Decomposition)는 여러 프로세서를 사용할 수 있으므로 분석 시간을 획기적으로 단축할 수 있습니다.

열 분석

옵티스트럭트는 대류, 고정 유동 또는 온도 경계 조건을 사용하여 선형 정상 상태 열전달과 부하에 대한 내부 요소 열 생성을 분석합니다. 온도 및 유동 출력 결과는 다양한 결과 파일로 출력됩니다. 열전달 분석 후 결과로 생성된 열장(Thermal Field)은 정적 구조 분석에 부하로 적용할 수 있으며 열변형 및 응력이 계산됩니다. 열 물성이 온도 종속적일 경우 비선형 정상 열전달 분석을 수행할 수 있습니다.

비선형 구조 분석은 선형 또는 비선형 열전달 분석 이전에 수행할 수 있습니다. 그 결과 생성되는 접촉 상태가 열 전달 분석에 사용됩니다. 선형 또는 비선형 열 전달 분석 결과는 접촉 상태 및 열 응력장(Thermal stress field)을 결정하기 위해 구조 분석에 적용할 수 있습니다. 다음과 같이 접촉 구역에서의 열전달은 개폐거동(Gap opening) 또는 간극 압력(Gap pressure)의 비선형 기능이 될 수 있습니다.

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이는 옵티스트럭트가 열장 및 접촉 상태가 아래와 같은지 확인하기 위해 열전달과 구조 분석을 반복하는 부분인 자동 열접촉 분석을 위해 결합될 수 있습니다.

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최종적으로 옵티스트럭트는 선형 순시 열 전달 분석이 가능합니다. 주변 온도와 그리드 포인트 온도를 시간 함수로 지정할 수 있습니다. 그뿐만 아니라 열 유속과 열 생성을 시간 함수로 지정할 수 있습니다. 지정된 시간 단계에 열장을 구조적 부하로 적용할 수 있습니다. 시간 단계에 대한 열변형 및 열응력이 다양한 결과 파일에 기록됩니다.

부하 측정

LW Finder는 LW Engineering에서 제공하는 솔루션으로, 구조적 하중을 측정하기 위해 스트레인 게이지를 사용할 때 정확성과 제어를 제공합니다. LW Finder는 스트레인 게이지를 설치할 최적의 위치를 찾고 측정 오류를 예측하여 스트레인 게이지 위치를 추측합니다.

보완 솔루션

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StressCheck StressCheck enables reliable structural and strength analysis. Used to assess damage tolerance, fatigue, fracture, crack growth, and analysis of composites. Overview Video | Learn More
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STRENGTH2000® STRENGTH2000® is a toolbox for performing aerospace strength and stability analysis and generating stress reports for certification purposes. Learn More