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4.3 구조 해석: 통합-항공기

note

구조해석의 통합-항공기 기능은 통합-커스텀과 동일한 기능입니다.

1. CAD 불러오기​

그림 1. 항공기 형상 소스 선택

외부 CAD 파일을 불러와 항공기를 생성할 수 있습니다. CAD 파일이 있는 경우, Browse Files 버튼을 통해 파일을 선택하여 가져올 수 있습니다.

그림 2. 항공기 업로드 및 샘플 모델

그림 3. 불러온 항공기 형상

가져오기가 성공적으로 완료되면, 가져온 CAD 형상이 화면에 표시됩니다.


2. 재료 설정​

그림 4. 항공기 재료 특성

재료 설정은 1번에서 Material을 선택하여 지정할 수 있습니다. 라이브러리의 재료를 사용하려면 3번과 같이 Preset Materials를 선택한 후, 4번 과정에서 원하는 재료 명을 입력하여 검색하고 Assign을 선택하여 지정합니다.


3. 경계 조건 설정​

그림 5. 항공기 구속 및 하중 조건

Constraints(경계 조건) 항목에서는 Fixed Supports(고정)와 Enforced Displacement(강제 변위)를 설정할 수 있습니다.

3.1. 고정(Fixed Support)​

고정은 선택한 표면을 구속하는 데 사용됩니다. 마우스 왼쪽 클릭으로 표면을 선택할 수 있으며, Shift 키를 누른 상태로 여러 표면을 동시에 선택할 수 있습니다. 모든 표면을 선택한 후 Assign을 클릭하면 고정 설정이 완료됩니다.

3.2. 강제 변위(Enforced Displacement)​

강제 변위는 선택한 표면에 변위를 적용하는 데 사용됩니다. 마우스 왼쪽 클릭으로 표면을 선택하고, Shift 키로 여러 표면을 선택할 수 있습니다. 표면 선택 후 변위 값을 입력하고 Assign을 클릭하면 강제 변위 설정이 완료됩니다.


4. 하중 설정​

Load(하중) 항목에서는 Pressure(압력)와 Facial Force(면력)를 설정할 수 있습니다.

4.1. 압력(Pressure)​

압력은 선택한 표면에 수직 방향으로 힘을 가할 때 사용됩니다. 마우스 왼쪽 클릭으로 표면을 선택하고, Shift 키로 여러 표면을 선택할 수 있습니다. 표면 선택 후 압력 값을 입력하고 Assign을 클릭하면 압력 설정이 완료됩니다.

4.2. 표면 힘(Facial Force)​

표면 힘은 선택한 표면에 대해 임의의 방향(3축)으로 힘을 가할 때 사용됩니다. 마우스 왼쪽 클릭으로 표면을 선택하고, Shift 키로 여러 표면을 선택할 수 있습니다. 표면 선택 후 면력 값을 입력하고 Assign을 클릭하면 표면 힘 설정이 완료됩니다.


5. 격자 설정​

그림 6. 항공기 격자 생성 및 해석 상태

5.1. 시뮬레이션 정밀도​

  • 격자 밀도 및 세분화 수준을 설정합니다.
  • 고급 옵션 활성화 시 상세 격자 설정이 가능합니다.

5.2. 격자 파라미터(고급 옵션)​

  • 2D 격자 타입

    • 면에 적용되는 표면 격자 타입 선택
      • Triangle(삼각형)
      • QuadDominant(사각형 우세)
      • Quadrangle(사각형)

  • 3D 격자 타입

    • 유동 영역 내부에 적용되는 볼륨 격자 타입 선택
      • Tetrahedron(사면체)
      • HexaDominant(육면체 우세)
      • Hexahedron(육면체)

  • 밀도(Density)

    • 전체 격자 밀도를 슬라이더로 조절(값이 높을수록 더 촘촘한 격자 생성)

  • 코달 오차(Chordal Error)

    • 격자 모서리와 실제 형상 간 최대 허용 오차(값이 낮을수록 형상 충실도 향상)

  • 코달 제어 타입(Chordal Control Type)

    • 코달 오차 적용 방식 선택
      • No Curvature(곡률 무시)
      • Isotropic & Approximate Curvature(등방성 근사 곡률)
      • Anisotropic & Approximate Curvature(이방성 근사 곡률)
      • Isotropic & Exact Curvature(등방성 일치 곡률)
      • Anisotropic & Exact Curvature(이방성 일치 곡률)

  • 최대 크기 변화율(Max Gradation)

    • 인접 요소 간 크기 비율의 최대값(격자 전이의 부드러움 제어)

  • 최소 크기(Min Size)

    • 생성되는 격자의 최소 모서리 길이

  • 최소 모서리 요소 개수(Min Edge Element Count)

    • 모서리별 최소 요소 개수

  • 최대 모서리 요소 개수(Max Edge Element Count)

    • 모서리별 최대 요소 개수

  • 최대 코달 오차 비율(Max Chordal Error Ratio)

    • 실제 코달 오차와 목표값 간 최대 비율

  • 고차 요소 모드(High Order Mode)

    • 곡면에 대한 고차 처리 방식
      • Interpolated(보간)
      • On the edges/faces but not equidistant(모서리/면에 있으나 등간격 아님)
      • On the edges/faces but equidistant(모서리/면에 등간격)

  • 모서리 요소 개수 균등화(Even Element Count on Edge)

    • 대칭성 또는 주기성을 위해 모서리 요소 개수를 짝수로 강제(필요시)

모든 설정이 완료되면 Set Simulation을 클릭하여 격자 생성을 진행합니다.


격자가 성공적으로 생성되면 성공 메세지가 표시되고, 화면에 격자가 나타납니다.


6. 시뮬레이션 실행​

그림 7. 시뮬레이션 정확도와 가속 설정 및 실행

Core Count(코어 수): 시뮬레이션에 사용할 연산 노드 수를 지정할 수 있습니다. 노드 수가 많을수록 계산 속도가 빨라지지만, 사용한 노드 수에 비례하여 크레딧이 차감됩니다.

Run Simulation을 클릭하면 상태가 Running으로 변경됩니다.


7. 결과 확인​

그림 7. 항공기 구조 해석 결과

시뮬레이션이 성공적으로 완료되면 결과 트리가 표시되며, 결과를 확인할 수 있습니다.

이 화면에서는 세 가지 유형의 결과를 제공합니다.

  • Displacement(변위): 실제 변위 값을 보여줍니다.

  • Von Mises Stress(Von-Mises 응력): 변형 에너지(스트레인 에너지의 한 요소)가 임계값에 도달하면 항복이 발생한다고 가정합니다. 항복 응력과 비교하여 항복 발생을 예측하는 데 주로 사용됩니다.

  • Tresca Stress(Tresca 응력): 최대 전단 응력에 의해 항복이 발생한다고 가정합니다. 일반적으로 Von-Mises 응력보다 더 보수적인 결과를 제공합니다.


8. 리포트​

그림 8. 항공기 구조 해석 리포트

리포트는 최대 총 변위, 최대 von Mises 응력, 최대 Tresca 응력, 안전율, 주응력, 임계 위치, 재료 및 하중 조건을 요약합니다. 하단 차트에서 임계 절점의 변위 성분과 주응력을 비교할 수 있습니다. 리포트 값은 3D 결과와 함께 검토하고, 구속 조건과 하중 방향이 실제 항공기 조건을 나타내는지 확인합니다.


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