Automatic FE Mesh Generation Technique using Computer Aided Geometric Design for Free-form Discrete Spatial Structure

CAGD를 이용한 프리폼 이산화 공간구조물의 유한요소망 자동생성기법

This paper provides background theories and numerical results of automatic finite element (FE) mesh generation for freeform discrete structures. The present method adopts the computer aided geometric design (CAGD) technique to overcome the limitation of case-sensitive traditional automatic FE mesh generator. The present technique involves two steps. The first one is to represent the shape of the structure using the geometric model based on the CAGD and the second one is to generate the discrete FE mesh of spatial structures over the geometric model. From numerical results, it is found to be that the present technique is very easy to produce the FE mesh for free-form spatial structures and it can also reuse some features of traditional automatic mesh generator in the process. Furthermore, it shows the possibility to be used for the shape optimization of large spatial structures.

본 연구에서는 프리폼(free form)을 가지는 공간구조물의 유한요소망을 자동으로 생성하는 기법을 개발하고 그 배경이론과 수치실험 결과 그리고 이용방안에 대하여 기술하였다. 본 연구를 통하여 제시한 유한요소망 생성기법은 공간구조물의 해석을 위해 전통적으로 이용하던 형태별 자동생성기법의 한계를 극복하기 위하여 개발 되었다. 개발된 자동 생성기법은 최근 연속체 쉘 구조물의 형태를 정확히 구현하기 위해 활발히 이용되고 있는 CAGD기법을 도입하였다. 본 연구에서 제시된 자동생성기법은 두 단계의 생성과정을 거치는데 첫 번째가 구조물의 형태를 기하학적인 모델로 표현하는 단계이며 두 번째가 표현된 기하학적인 모델에 이산화된 공간구조물을 생성하는 단계이다. 수치실험을 통하여 본 연구에서 개발된 자동생성기법이 임의의 형상을 가지는 이산화된 공간구조물을 표현하기 용이할 뿐만이 아니라 기존의 자동생성기법을 수정 이용할 수 있는 장점이 있으며 특히 이산화된 공간구조물의 형상최적화에도 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 나타났다.