유한요소법은 수학과 공학을 비롯한 다양한 분야에서 활용되고 있으나 해석대상을 유한 개의 다각형 요소로 분할하여 모델링하기 때문에 기하학적인 형상을 정확하게 기술하지 못하는 어려움이 있다. 그러나 최근에는 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)를 기저함수로 사용하는 아이소-지오메트릭 해석법(Isogeometric analysis)이 개발되었는데 NURBS는 기하학적 모델을 정확하게 표현할 수 있을 뿐만 아니라 해석의 기저함수로서 응답해석에 사용될 수 있다. 그러나 NURBS 기저함수를 해석에서 따로 구성하는 일은 유한요소해석에서 요소망을 구성하는 만큼 시간과 노력이 많이 요구된다. 아이소-지오메트릭 해석법은 CAD(Computer-Aided Design)와 기하학적 정보를 공유할 수 있기 때문에 CAD 코드로 부터 해석모델의 정보를 직접 얻는 것이 가능하다. 본 논문에서는 상용 CAD 코드인 Rhinoceros 3D를 이용하여 CAD 모델을 작성하고 이를 STEP 파일로 출력하여 NURBS의 노트벡터와 조정점 등의 정보를 아이소-지오메트릭 해석법에 활용하는 기법을 소개한다. 몇몇 수치예제를 통하여 아이소-지오메트릭 해석법의 정확도를 유한요소해석 결과와 비교하여 검증하고, 상용 CAD와 CAE(Computer-Aided Engineering)가 결합된 아이소-지오메트릭 해석법의 효율성을 입증한다.
Defining the relationship between the quality of Injection molded parts and the process condition is very complicate because of lots of factors are involved and each factor has a non-linearity. With the development of CAE(Computer Aided Engineering) technology, the estimation of volumetric shrinkage of injection mold parts is possible by computer simulation in spite of restricted application. In this research, the Taguchi method md Neural Network are applied for finding optimal processing condition. The percent of volumetric shrinkage is compared on each case and shows neural network can be successfully applied.
The high temperature thermal attacks in welding can affect the residual stress of a frame for automotive assembly accompanying frame deformation. Also the residual stress can induce the negative effect on durability performance of the automobile. In order to analyze the frame deformation, the simplified test frame which had the similar shape (form) of the real automotive frame was fabricated. The contactless optical 3D scanner was used for the shape difference measurement of the frame between before and after the welding. The FE-model of the test frame was composed and the deformation and residual stress simulation were performed. The simulated results were compared with the measured results for the reference of the frame design following as the variation of welding sequency. The deformation shape of the frame by simulation was in good agreement with that by the experimental measurement. In addition, the optimized welding sequency with reduced deformation after welding could be achieved through these analyses.
When manufacturing die casting mold, generally, the casting layout design should be considered based on the relations of injection system, casting condition, gate system, and cooling system. According to the various relations of the conditions, the location of product defects was differentiated. High-qualified products can be manufactured as those defects are controlled by the proper modifications of die casting mold with keeping the same conditions. In this research, Computer Aided Engineering (CAE) simulation was performed with the several layout designs in order to optimize the casting layout design of an automotive part (Housing). In order to apply them into the production die-casting mold, the simulation results were analyzed and compared carefully. With the filling process, internal porosities caused by air entrapments were predicted and also compared with the modification of the gate system and overflow. With the solidification analysis, internal porosities occurring during the solidification process were predicted and also compared with the modified gate system. The simulation results were also applied into the production die-casting mold in order to compare the results and verify them with the real casting samples.
기계기구의 설계나 개발시 개발제품의 표준화 및 양호한 호환성, 공작상 공기의 단축, 가격저하등의 장점을 갖는 계열화 설계기법으로 CAE에의한 방법을 소개했다. 특히 대형기기에서부터 초정밀 기기 등에 대한 설계나 개발시 표본모델을 선정하고 그로부터 물리적이고 기술적인 부분의 면밀한 분석을 통해서 고유한 특징을 추출하고 이에 대한 유추론적 수학의 해석으로서 추구하고자 하는 크게에 대한 특성 실험을 예측할 수 있고 최적 설계상의 데이터를 사전에 검증하므로 수요자가 요구하는 설계 표본을 이끌어 낼 수 있다. 본 연구에서는 설계자가 계산기를 이용한 계열화 설계에 있어서의 유추론적 알고리즘과 설계정수 및 제한요소들의 처리 방법을 제시하고 각종 임의의 계열화 기기에 대한 단계별 기능 및 기술적인 데이터의 유도 과정을 액츄에이터를 모델로 선정하여 분석했다.
자동차 계기판을 제조하는 기체 사출 성형의 공정에 있어서 전산 모사를 통한 공정성 및 제조된 제품의 물성 향상에 관한 연구를 수행하였다. ABS 삼원공중합체의 P-V-T 자료를 이용하여 기체 사출 공정을 적용하였으며 시간에 따른 금형 충전 효과를 예측하였다. 또한 기체 사출 성형에 있어서 압력, 충전 시간, 기체의 주입 통로 및 런너의 위치 등 다양한 가공 인자들을 변화시킴으로서 공정의 최적 조건을 찾을 수 있었다. 이러한 전산 모사를 통하여 확립된 공정을 통해 제조된 계기판은 일반적인 사출 성형법에 의해 제조되어진 제품에 비해서 우수한 치수 및 변형 안정성이 개선되었다.
내압구조물의 구조적 성능에 영향을 주는 주요 요소로 형상, 쉘 두께, 보강재 배치 안 그리고 제작 재료 등을 나열할 수 있다. 전통적인 이론적 방법론에 근거한 내압구조물의 설계는 신속하며 만족할 만한 결과를 제공하지만 이는 일부 특정한 형상, 쉘 두께 및 제작 재료 등에 제한되어 있다. 본 논문에서는 최적화된 형상, 쉘 두께, 보강재 배치 안 그리고 복합재료 적층 정보 등을 얻을 수 있는 최적설계 기법에 근거한 진보된 대체 방법론을 다루고 있다. CAE 기반의 최적설계 기법을 활용하여 내압구조물 설계에 요구되는 구조적 성능과 최적화된 설계 인자들을 얻었다. 상용화된 유한요소 프로그램임 ANSYS의 CAE 플랫폼으로부터 메타모델 기반 최적화 기법을 수행하여 원통형 내압구조물의 설계를 위한 최적의 타원형 형상을 결정하였다. 또한 최적설계 프로그램인 OptiStruct의 기울기 기반 최적설계 방법을 이용하여 복합재료 기반 내압구조물의 설계시 최적의 적층순서와 쉘 두께가 얇은 내압구조물에 대한 최적의 보강재 배치 안을 각각 도출하였다. 최적설계 예제를 통해 본 논문에서 제시하고 있는 최적설계 기법에 근거한 방법론이 내압구조물의 설계에 효과적임을 확인할 수 있었다.
In order to predict the moldability of a injection molded part, a simulation of filling is needed. Especially when short shot is predicted by CAE simulation in the filling stage, there are mainly three ways to solve the problem. Modification of gate and runner, replacement of plastic resin, and adjustment of process conditions are the main ways. Among them, adjustment of process conditions is the most economic way in the cost and time since the mold doesn\\`t need t be modified at all. But it is difficult to adjust the process conditions appropriately in no times since it requires an empirical knowledge of injection molding. In this paper, a fuzzy neural network(FNN) based upon injection molding process is proposed to evaluate moldability in filling stage and also to solve the problem in case of short shot. An adequate mold temperature is generated through the fuzzy neural network where fill time and melt temperature are taken into considerations because process conditions affect each other.
It will not be an exaggeration to say that one of the most important features of RT (Rapid Tooling) technology is to easy manufacturing complex shape of cooling channel in injection mold. That is, RT technology is hardly influenced complex shape of tool, Therefore, mold designer can optimize the position and shape of cooling channel whatever they want. In this study, we optimized cooling channel through CAE analysis to solve the problem; prototype-connector-mold applied conventional cooling channel, locally warped by internal stress: The effect of three-dimensional cooling channel was supported by simulation result. But it is impossible to produce injection mold applied three-dimensional cooling channel through machining operation. Therefore, we produced the prototype-connector-mold with three-dimensional cooling channel using Direct Metal Laser Sintering (DMLS) process, and get good-quality prototype-connector without warpage.
In the design process of an automobile part, several analysis methods are usually utilized to evaluate the performance of the part. However, most automobile design engineers do not directly utilize CAE (Computer Aided Engineering) tools since specific skills are required to obtain practical results. Moreover, CAE requires a huge amount of computation time and cost. In order to resolve these problems, a new design approach named First Order Analysis (FOA) technique has been proposed. In this paper, the FOA technique is employed to design a vehicle sub-frame. An equivalent model of the vehicle sub-frame which only consists of beam elements is proposed and the modal properties obtained with the model are compared to those obtained with a full scale finite element model. The effect of some parameter tolerances on the modal characteristics of the vehicle sub-frame is investigated by employing the FOA equivalent model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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