KR100666789B1 - 선박의 선체 상세 설계 시점의 컴퓨터 에디드 디자인모델을 이용한 선박 선체 상세 해석을 위한 컴퓨터 에디드엔지니어링 모델의 생성 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선체 상세 설계에서 정의한 내용 중 선체 상세 해석에 필요한 판의 경계면(boundary) 정보와 스티프너(Stiffener)의 트레이스 커브(trace curve) 정보 및 그에 따른 재질, 두께, 및 연결관계와 같은 의미론적 정보를 저장하고, 동일한 오차(tolerance)를 가지면서 서로 다른 기종의 선박 CAD 시스템의 모델을 CAE 시스템에 전달하며, CAD 시스템 내에 해석을 위한 데이터를 따로 저장하지 않고 선체 상세 해석에 적합한 CAE 모델 정보를 추출하는 공통 모델인 USMA(Unified Ship Modeling for Analysis)와, 상기 USMA에 저장되어 있는 판의 경계면(boundary) 정보와 스티프너(stiffener)의 트레이스 커브(trace curve) 정보와 의미론적 정보를 이용하여 각각의 CAE 시스템의 해석 과정에 적합하도록 해석용 모델을 생성하는 지식 정보인 해석용 모델의 생성 순서, 모델링 방법에 따른 특징 및 설계 모델과 해석 모델의 차이점을 수정하는 이상화 과정을 반영하여 최적의 형태로 모델이 전달될 수 있도록 CAE 시스템의 모델링 코멘드인 마크로 랭귀지(macro language)를 생성하여 주는 포스트 프로세서(post processor)와, 상세 설계 시점에 CAD 시스템에서 생성된 모델 정보를 CAE 시스템에서 해석에 사용하기 적합한 모델로 변환할 수 있는 smartCAMES(smart CAD/Analysis Model Exchange System)으로 구성된 것을 특징으로 하는 선박의 선체 상세 설계 시점의 컴퓨터 에디드 디자인 모델을 이용한 선박 선체 상세 해석을 위한 컴퓨터 에디드 엔지니어링 모델의 생성 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 서로 다른 기종의 조선 CAD 시스템에서 CAD 시스템의 고유의 API(Application Programming Interface)를 이용하여 선체 상세 설계에서 정의한 내용 중 선체 상세 해석에 필요한 판의 경계면(boundary) 정보, 스티프너(stiffener)의 트레이스 커브(trace curve) 정보, 및 재질, 두께, 및 연결관계와 같은 의미론적 정보를 자료 형태로 추출하여 선체 상세 해석용 공통 모델인 USMA(Unified Ship Modeling for Analysis)에 저장하는 단계와; 상기 USMA에 저장되어 있는 판의 경계면(boundary) 정보, 스티프너(stiffener)의 트레이스 커브(trace curve) 정보, 및 의미론적 정보를 이용하여 CAE 시스템의 모델링 코멘드인 마크로 랭귀지(macro language)를 생성하여 주는 포스트 프로세서(post processor)를 통해 해석용 모델을 생성하는 지식 정보인 해석용 모델의 생성 순서, 모델링 방법에 따른 특징 및 설계 모델과 해석 모델의 차이점을 수정하는 이상화 과정을 반영하여 최적의 형태로 각각의 CAE 시스템에 전달하는 단계와; 선체 상세 설계 및 해석 환경에 맞는 시스템인 smartCAMES(smart CAD/Analysis Model Exchange System)을 이용하여 상세 설계 시점에 CAD 시스템에서 생성된 모델 정보를 CAE 시스템에서 해석에 사용하기 적합한 모델로 변환하는 단계로 이루어진 선박의 선체 상세 설계 시점의 컴퓨터 에디드 디자인 모델을 이용한 선박 선체 상세 해석을 위한 컴퓨터 에디드 엔지니어링 모델의 생성 방법에 관한 것이다.

Description

선박의 선체 상세 설계 시점의 컴퓨터 에디드 디자인 모델을 이용한 선박 선체 상세 해석을 위한 컴퓨터 에디드 엔지니어링 모델의 생성 시스템 및 그 방법{System and method thereof creating computer aided engineering model using computer aided design model of ship created by hull structure detail design stage}

도1은 CAD 모델과 CAE 모델의 자세함의 차이점을 도시한 도면,

도2는 실제 CAD 모델과 그 부분을 해석하기 위한 서페이스 모델 간의 차이점을 도시한 도면,

도3은 구조 해석용 모델과 유체 해석용 모델 간의 차이점을 도시한 도면,

도4는 서로 다른 모델 오차를 가지는 시스템 사이에서 발생하는 부적당한 기학학적 형상에 대한 예를 도시한 도면,

도5는 설계 과정과 비교한 새로운 CAD 모델 획득 시점과 상세 구조 해석이 수행되는 시점을 도시한 도면,

도6은 선체 구조에서 스티프너 플레이트의 예를 도시한 도면,

도7은 본 발명에 의한 해석 모델 생성시 보강재의 위치가 메쉬 생성에 영향을 주고 있는 결과를 도시한 도면,

도8은 본 발명의 CAD 시스템에서 정의된 모델과 해석에 사용하기 위하여 간 략화된 모델을 도시한 도면,

도9는 본 발명의 USMA의 자료 구조에 대한 클래스 다이어그램을 도시한 도면,

도10은 본 발명의 CAD 시스템에서 API를 이용하여 USMA에 저장된 모델을 도시한 도면,

도11은 본 발명의 포스트 프로세서를 도시한 도면,

도12는 본 발명의 CAE 시스템인 PATRAN의 모델링 코멘드를 사용하여 USMA의 모델을 CAE 시스템의 특성과 사용자의 모델링 기호에 맞추어 PATRAN에 전달된 모습과 모델 이상화 규칙에 맞추어 이상화한 결과를 도시한 도면,

도13은 본 발명의 USMA와 특정 CAE 시스템 사이에 모델 교환시스템의 전체적인 구성을 도시한 도면,

도14는 본 발명의 PATRAN으로 교환된 서페이스를 도시한 도면,

도15는 본 발명의 스티프너 연결 부분의 스닙에 의해 발생하는 스티프너를 도시한 도면,

도16은 본 발명의 서페이스와 서페이스 연결 부분에 생성된 가상의 스티프너를 도시한 도면,

도17은 본 발명의 서페이스와 서페이스가 만나는 부분의 가상 스티프너 정보를 이용하여 노드의 위치 및 개수를 맞추어 준 모습을 도시한 도면,

도18은 본 발명의 서페이스 위에 기본 메쉬를 생성한 후, 스티프너를 이용하여 생성한 빔의 위치 정보를 만족하면서 재메슁한 모습을 도시한 도면,

도19는 본 발명의 판넬 별로 그룹핑이 구성된 예를 도시한 도면이다.

본 발명은 선박의 선체 상세 설계 시점의 컴퓨터 에디드 디자인 모델을 이용한 선박 선체 상세 해석을 위한 컴퓨터 에디드 엔지니어링 모델의 생성 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

컴퓨터의 발달로 인해 기계 부품이나 장비의 설계시 CAE(Computer Aided Engineering)을 이용하여 해석 결과를 설계에 반영하는 것이 일반화되었으며, 제품의 수명 주기가 짧아지고 점점 더 효율적인 설계가 요구됨에 따라 빠른 설계 시점에 해석 결과를 얻어내려는 노력이 이루어지고 있다. 선박 상세 설계의 경우에도 과거 수행되었던 설계를 검증하기 위한 해석에서 벗어나 다양한 해석 결과를 실제 모델을 컴퓨터에 이상화한 모델로 바꾸어 주는 해석 모델링 과정의 시간이 줄어야 한다. 최근 CAD(Computer Aided Design) 기술의 발달로 인해 제품 설계와 생산 과정에 CAD 시스템이 적극 도입되면서 해석 업무가 진행되기 이전 시점에 해것 모델을 생성하는 데 있어 충분한 정보를 가진 CAD 모델이 존재하는 경우가 많아지고 있다. 선박 설계의 경우에도 CAD 시스템의 확대 적용으로 종래에는 CAD 모델이 존재하지 않던 상세 설계 시점에 CAD 모델이 존재하게 되었다. 이와 더불어 전산 기하학(Computational Geometry)의 발달로 인하여 어떤 임의의 형상에 대하여 자동 혹은 반자동으로 요소를 생성하는 알고리즘 및 기술이 비약적으로 발전하였다.

그러나, 이러한 CAD 환경과 알고리즘의 발전에도 불구하고 이미 정의된 CAD 모델이 CAE 모델을 생성하는 데 있어 적절히 활용되지 못하고 있는 실정이다. 이것은 CAD 시스템에서 정의되어 있는 모델 정보가 해석을 위하여 CAE 시스템에서 중복 모델링되고 있음을 의미한다. 즉, 각각의 용도에 따라 같은 모델을 따로 모델링하는 이중 작업이 이루어지고 있는 것이다. 이 문제를 해결하여 해석시간을 단축하기 위해서 최근에는 CAD에서 모델링되어 있는 정보를 CAE 모델 생성에 이용하려는 노력이 많이 이루어지고 있다. 이러한 CAE 모델 생성을 통해 모델의 재작업을 없애고, 제품에 대한 완벽한 정보를 담고 있는 양질의 모델을 해석 과정에 이용할 수 있도록 함으로써, 해석 시간 단축을 통한 비약적인 설계 능률 향상을 꾀하고 있다.

CAE 모델이란 실세계에서 존재하는 어떤 물체나 현상을 컴퓨터가 계산을 수행할 수 있도록 어떤 특정한 요소로 잘게 분할한 해석용 모델을 의미한다. CAE 모델은 해석하고자 하는 물체나 현상의 형상과 물성치 등을 포함하게 되며, CAE를 수행하기 위해서는 그 물체나 현상을 표현할 수 있는 해석용 모델을 CAE를 수행하는 어플리케이션에 생성해 주어야 한다. 지금까지는 해석을 수행하는 엔지니어가 CAE 툴에 있는 프로세서를 이용하여 해석용 모델을 수작업으로 생성한 후 해석 업무를 진행하여 왔다.

그런데, 최근 CAD 기술의 발달로 인하여 해석 업무가 진행되기 이전 시점에 해석 업무에 충분한 정보를 가진 제품 모델(Product model)을 얻을 수 있게 되었으며, 전산 기하학의 발달에 따라 그 모델을 이용하여 자동으로 해석 모델을 생성하는 것이 가능하게 되었다. 그러나 모델의 형상의 차이와 CAE를 수행하는 엔지니어 들의CAD 모델 정보에 대한 이해의 부재 때문에 CAD 모델이 CAE 모델로 적절히 활용되지 못하고 있는 실정이다. CAD 모델을 사용하는 경우라 하더라도 CAD 모델이 가지는 형상 정보만을 CAE 시스템에 받아들여서 CAE 과정에 맞게 이상화(Idealization)하는 과정을 거쳐 CAD 모델을 CAE 모델링 과정에 사용하고 있다. 이상화 작업은 상당히 많은 시간이 걸리는 추가작업이기 때문에, 많은 CAE 엔지니어들은 CAD 모델 정보가 있음에도 그것을 사용하지 않고, CAE 시스템이 가지고 있는 모델링 tool을 가지고 CAD 모델이 가지는 정보를 CAE 시스템에서 재모델링하고 있는 실정이다. 즉, 각각의 용도에 따라 같은 중복 모델링을 하고 있다.

요소 생성 방법에 대한 발달은 해석 엔지니어들이 원하는 기하학적 형상으로 부터 메쉬(mesh)를 자동으로 생성하게 함으로써 해석 모델링 생성 업무에 상당한 도움을 주고 있으나, 해석 모델을 생성함에 있어 메쉬를 생성하는 것보다 원하는 모델의 형상을 CAE 툴에 모델링하는 것이 훨씬 더 시간이 많이 걸리는 작업이기 때문에, 모델의 형상 정보를 수동으로 생성한 후, 자동 요소 생성 기능을 이용하는 것은 예전에 수작업으로 요소를 생성하는 것에 비해 그다지 이점이 많지 않다.

최근 들어, 제품의 수명주기가 짧아지고, 점점 더 효율적인 설계가 요구됨에 따라 빠른 해석 결과를 얻어내려는 노력을 많이 하고 있다. 이를 위해 CAD 모델 정보를 CAE 모델 생성에 이용하여 모델의 재작업을 없애고, 제품에 대한 완벽한 정보를 담고 있는 양질의 모델을 해석 과정에 사용할 수 있도록 함으로써, 해석 시간 단축을 통한 비약적인 설계 능률 향상과 설계 결과의 신뢰성을 높일 수 있으므로, 해석 모델 자동 생성 분야의 주요한 기술적인 이슈가 되고 있다.

이러한 CAD 모델과 CAE 모델은 그 내용과 용도에 있어 상당한 차이를 가지고 있다. CAD 모델은 제품의 설계와 생산을 위한 모델이고, CAE 모델은 해석을 위한 모델이어서 각각의 시스템에서 정의하는 모델의 형태가 다르다. 때문에, CAD 모델이 담고 있는 정보를 CAE 모델 생성에 활용하는 것은 굉장히 어려운 일이다. 따라서, 모델간의 차이는 여러 가지 이유에서 나타날 수 있다. 이 두 모델간의 차이점을 하기에서 설명하면, 첫째로, 도1에 도시된 바와 같이, 상기 CAD 모델과 CAE 모델은 모델의 자세함(detail)에서 차이가 난다. 일반적으로 CAD 모델은 설계 및 생산을 하기 위한 모델로서, 실제 모델과 똑같은 형상을 컴퓨터 상에 구현한다. 이에 반해, CAE 모델은 해석하려는 모델의 정밀도나 해석자의 해석 의도에 따라 해석에 필요한 부분만을 모델링하게 된다. 이 경우 CAD 모델에서 자세한 부분은 삭제해 주어야 한다. 도1의 왼쪽 부분의 CAD 모델에 있는 여러 개의 홀 형상들이 오른쪽 부분의 CAE 모델에는 표현되어 있지 않음을 볼 수 있다. 이것은 해석자의 의도에 따라 일부분의 홀(hole)이 삭제된 것을 보여준다.

둘째로, 해석이 수행되는 구조, 유체, 진동 등의 도메인에 따라 해석 모델의 형태에서 차이점이 있다. 해석이 수행되는 도메인이 다르다는 것은 해석에 사용되는 요소의 특성이 달라진다는 것을 의미한다. 예를 들어, 구조물 해석시 구조물에 사용되는 요소를 사각 요소를 사용하게 되면 모델은 두께가 없는 서페이스(surface) 모델이 필요하고, 육각형 요소를 사용하게 되는 경우에는 두께나 볼륨이 있는 솔리드(solid) 모델이 필요하다. 한편, 3차원 CAD 모델은 제품 생산용 모델이기 때문에 실제 제품과 동일한 두께와 볼륨을 가지는 모델이다. 만약 서페이스 모 델로 해석이 수행되는 경우에는 CAD 모델을 해석이 가능한 형태의 서페이스 모델로 치환해 주어야 한다. 솔리드 모델을 서페이스 모델로 치환하는 경우, 단지 두께 정보만을 없앤 서페이스 만을 생성하는 것이 아니라, 서페이스와 서페이스가 만나는 부분에서 두께 만큼의 차이를 고려한 처리가 필요하다는 것을 의미한다. 같은 솔리드 모델을 사용하는 경우에도, 구조 해석용 모델과 유체 해석용 모델의 차이가 발생한다. 파이프(Pipe) 모델을 예로 들면, 구조 해석의 경우에는 구조 강도가 해석의 목적이기 때문에 구조물의 정확한 형상을 대상으로 해석 모델이 생성되어야 하지만, 유체 해석의 경우에는 파이프 내에서의 유체의 유동이 해석 대상이기 때문에 파이프 전체를 솔리드로 모델링된 모델이 생성되어야 한다. 도2에는 실제 CAD 모델과 그 부분을 해석하기 위한 서페이스 모델 간의 차이를 도시하고 있고, 도3에는 구조 해석용 모델과 유체 해석용 모델간의 차이를 보여준다. 도2의 예를 살펴보면, 솔리드 모델이 서페이스 모델로 치환되면서 가운데 면의 두께만큼 양쪽 판의 서페이스 경계가 늘어나 양쪽의 판넬이 붙어 있음을 확인할 수 있다.

상기 첫째와 둘째 과정에 기술된 내용은 CAD 모델과 해석 모델간의 특성 차이에서 발생하는 문제점이며, 이 경우 해석 과정에서 CAD 모델을 사용할 수 있도록 정제하는 과정이 필요하다. 이것을 이상화(Idealization) 과정이라 하며, 이상화 과정의 복잡도는 CAD 모델을 해석 모델링 과정에 응용시 상당한 걸림돌이 된다.

셋째로, 중립 포맷을 이용하여 CAD 모델을 CAE 툴로 보내는 경우, 모델의 오차(tolerance), 중립 포맷의 오차(tolerance) 등의 형상 정의시 계산상의 문제 때문에 모델의 불일치가 나타나게 된다. 모델 교환이 일어날 두 시스템(CAD to CAD , CAD to CAE )간에서 각각의 시스템이 가지고 있는 오차나 프로시저의 차이로 인해 모델이 정상적으로 전달되지 못하는 경우가 생길 수 있고, 두 시스템이 서로 같은 모델 형태를 가지고 있다 하더라도 모델 교환을 위해 사용하는 IGES(Initial Graphics Exchange Specification)나 STEP(Standard for the Exchange of Product model data) AP203과 같은 중립 포맷의 오차와의 차이 때문에 모델 정보가 정상적으로 교환되지 않는 경우가 있다. 이 경우 모델의 부정합성 때문에 제대로 해석 모델을 제대로 생성할 수 없는 문제점이 있다. 도4에는 서로 다른 모델 오차를 가지는 시스템 사이에서 발생하는 부적당한 기학학적 형상에 대한 예가 도시되어 있다.

넷째로, 상기 IGES나 STEP과 같은 중립 포맷을 이용한 모델 교환시 발생하는 정보 자체의 손실 문제를 들 수 있다. CAE 툴을 사용하는 사용자들은 도면에 있는 정보를 이용해서 해석 모델을 생성할 때, 모델의 정보를 편리하게 다루기 적합한 위상 기하학(topology)과 평면 기하학(geometry)을 가진 모델을 생성하여 그 모델로부터 요소 모델을 생성하게 되며, 생성된 요소 모델에 재질이나 두께와 같은 정보를 추가로 넣어주게 된다. 그런데, 현재 CAD 시스템에서 정의된 모델은 모델의 위상 기하학이나 평면 기하학으로 구성된 형상 정보 이외에 모델 생성에 관련된 히스토리(history)나 모델의 재질 혹은 그 외의 많은 속성 정보를 담고 있다. 상기 IGES 나 STEP AP 203과 같은 중립 포맷을 이용하여 모델을 교환할 경우, CAD 모델이 가지는 형상 정보 이외의 정보는 전달되지 않아 재질이나 두께와 같은 정보를 수작업으로 입력하여야 하고, 위상 기하학이나 평면 기하학 조차도 사용자가 원하는 형태와는 전혀 다른 모델이 전달되기 때문에 CAD 모델을 얻어서 작업하는 이점 이 아주 작아지게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 조선 분야의 상세 설계 및 해석 환경에 적합한 공통 모델로서 USMA(Unified Ship Modeling for Analysis)와 중립 화일이 아닌 모델링 명령을 직접 이용하는 모델 교환 방법을 개발하여 여러 종류의 선박용 CAD 시스템의 모델 정보를 여러 종류의 CAE 시스템에서 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 환경을 구축하도록 한 선박의 설계 및 해석 환경에 적용한 컴퓨터 에디드 디자인 모델을 이용한 컴퓨터 에디드 엔지니어링 모델의 생성 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

따라서, 상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 선박의 선체 상세 설계 시점의 컴퓨터 에디드 디자인 모델을 이용한 선박 선체 상세 해석을 위한 컴퓨터 에디드 엔지니어링 모델의 생성 시스템은, 선체 상세 설계에서 정의한 내용 중 선체 상세 해석에 필요한 판의 경계면(boundary) 정보와 스티프너(Stiffener)의 트레이스 커브(trace curve) 정보 및 그에 따른 재질, 두께, 및 연결관계와 같은 의미론적 정보를 저장하고, 동일한 오차(tolerance)를 가지면서 서로 다른 기종의 선박 CAD 시스템의 모델을 CAE 시스템에 전달하며, CAD 시스템 내에 해석을 위한 데이터를 따로 저장하지 않고 선체 상세 해석에 적합한 CAE 모델 정보를 추출하는 공통 모델인 USMA(Unified Ship Modeling for Analysis)와; 상기 USMA에 저장되어 있는 판의 경계면(boundary) 정보와 스티프너(stiffener)의 트레이스 커브(trace curve) 정보와 의미론적 정보를 이용하여 각각의 CAE 시스템의 해 석 과정에 적합하도록 해석용 모델을 생성하는 지식 정보인 해석용 모델의 생성 순서, 모델링 방법에 따른 특징 및 설계 모델과 해석 모델의 차이점을 수정하는 이상화 과정을 반영하여 최적의 형태로 모델이 전달될 수 있도록 CAE 시스템의 모델링 코멘드인 마크로 랭귀지(macro language)를 생성하여 주는 포스트 프로세서(post processor)와; 상세 설계 시점에 CAD 시스템에서 생성된 모델 정보를 CAE 시스템에서 해석에 사용하기 적합한 모델로 변환할 수 있는 smartCAMES(smart CAD/Analysis Model Exchange System)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 선박의 선체 상세 설계 시점의 컴퓨터 에디드 디자인 모델을 이용한 선박 선체 상세 해석을 위한 컴퓨터 에디드 엔지니어링 모델의 생성 방법은, 서로 다른 기종의 조선 CAD 시스템에서 CAD 시스템의 고유의 API(Application Programming Interface)를 이용하여 선체 상세 설계에서 정의한 내용 중 선체 상세 해석에 필요한 판의 경계면(boundary) 정보, 스티프너(stiffener)의 트레이스 커브(trace curve) 정보, 및 재질, 두께, 및 연결관계와 같은 의미론적 정보를 자료 형태로 추출하여 선체 상세 해석용 공통 모델인 USMA(Unified Ship Modeling for Analysis)에 저장하는 단계와; 상기 USMA에 저장되어 있는 판의 경계면(boundary) 정보, 스티프너(stiffener)의 트레이스 커브(trace curve) 정보, 및 의미론적 정보를 이용하여 CAE 시스템의 모델링 코멘드인 마크로 랭귀지(macro language)를 생성하여 주는 포스트 프로세서(post processor)를 통해 해석용 모델을 생성하는 지식 정보인 해석용 모델의 생성 순서, 모델링 방법에 따른 특징 및 설계 모델과 해석 모델의 차이점을 수정하는 이상화 과정을 반 영하여 최적의 형태로 각각의 CAE 시스템에 전달하는 단계와; 선체 상세 설계 및 해석 환경에 맞는 시스템인 smartCAMES(smart CAD/Analysis Model Exchange System)을 이용하여 상세 설계 시점에 CAD 시스템에서 생성된 모델 정보를 CAE 시스템에서 해석에 사용하기 적합한 모델로 변환하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

선체란 선박의 구조 부분을 가리키며, 선박의 구조를 설계하는 선체 설계 프로세스 중에는 많은 해석 프로세스가 존재한다. 선체의 기본 설계를 담당하는 초기 구조 설계 단계에서 수행하는 홀드(hold) 부분에 대한 구조해석, 초기 구조 설계가 수행 된 이후 선체의 전체적인 구조 및 진동 거동을 보기 위한 해석인 전선 구조 및 진동 해석, 초기 구조 설계와 전선구조해석이 완료된 시점에 선박 선수부나 선미부 혹은 구조적 취약성이 예상되는 부분의 구조 안정성을 세밀하게 파악하기 위하여 수행되는 상세 해석 등이 있다.

상기 전선 구조 및 진동 해석의 경우, 선박의 전체적인 구조적, 진동적 거동을 살피는 해석이기 때문에 실제로 정의되어 있는 제품과는 상당히 차이가 나는 모델을 사용한다. 예를 들어 선체를 구성하는 부품 중 보강재들의 위치를 상당부분 반영하지 않고 간략화하여 해석에 사용하게 된다. 따라서, CAD 모델과 전선 해석 모델간에는 상당한 차이가 나게 된다. 또한, 시점적으로 부품의 CAD 모델이 생성되기 이전 시점에 해석이 시작되기 때문에 CAD 모델을 이용하여 전선 해석 모델을 생 성하는 것은 거의 불가능하다. 따라서, 본 발명에서는 CAD 모델을 사용하여 해석 모델링 자동화가 가능한 부분 상세 해석에 대하여 초점을 맞추고 있다.

현재, 조선소에서는 선박을 설계함에 있어 CAD 시스템을 사용하는 것이 종래에 비해 상당부분 정착되었다. 종래에는 선박 제품을 설계하는 단계에서 주로 2D 설계(drafting) 작업을 하여 도면을 작성하고, 선박의 생산 정보 산출을 위해서 생산 설계 공정에서 CAD 모델을 생성하였다. 그러나, 최근에는 CAD 시스템이 정착되는 환경에 힘입어 선박의 제품을 설계하는 단계인 상세 설계 단계에서도 CAD 모델이 생성된다. 이것은 해석 모델을 생성하는 환경에도 변화가 생겨야 함을 의미한다. CAD 모델이 없을 경우에는 해석을 위해 해석 모델을 수작업으로 생성해 주어야 했지만, CAD 모델이 있는 경우에는 그 모델을 이용하여 CAD 모델에서 정의되어 있는 정보를 중복 정의하지 않고 해석용 모델을 생성할 수 있다. 해석용 모델을 생성하는 단계 중 도면으로부터 정보를 읽어서 CAD 모델에 준하는 모델을 생성하는 단계가 가장 시간이 많이 걸리므로, 해석 모델 생성 단계에서 CAD 모델을 사용하게 되면 해석 시간을 현저히 단축시킬 수 있을 것으로 기대된다. 도5에는 현재 변화하고 있는 CAD 모델링 환경과 각각의 해석이 일어나는 시점을 나타내고 있다. 현재의 CAD 모델 획득 시점에 비추어 볼 때, 선박 선수부나 선미부 혹은 구조적 및 진동적 취약성이 예상되는 국부 구조물의 해석 과정인 상세 구조 및 진동 해석에 CAD 모델을 활용할 수 있다.

도5는 설계 프로세스와 비교한 새로운 CAD 모델 획득 시점과 상세 구조 해석이 수행되는 시점을 보여주고 있다. 과거에는 생산 설계 단계 중 블록 별 모델이 완료되는 시점인 A에서 CAD 모델이 생성되었으나, 현재는 상세 설계 단계 중간 시점인 B에서 CAD 모델이 생성된다. 상세 구조 해석은 B에서 모델이 생성된 이후에 수행되므로 해석 모델 생성시에 CAD 모델을 이용할 수 있게 되었다. 그런데 현재는 A에서 생성되는 모델과 B에서 생성되는 모델은 정보의 세밀함과 모델의 성격이 다르다. B에서 생성되는 모델은 선체를 하나의 커다란 제품으로 정의하는 기능 모델이고 A에서 생성되는 모델은 생산을 위해 블록별로 정의되는 모델이므로 선수나 선미 부분으로 나누어지는 해석 범위를 고려할 때, B의 모델을 상세 구조 해석 단계에서 사용하기 더 유용하다.

선박의 상세 설계 단계에서 수행되는 선박의 상세 해석은 선박의 선수부 및 선미부 혹은 그 외의 구조 및 진동적 안정성을 평가해야 하는 국부 부재들을 대상으로 수행된다. 상세 해석 단계에서 사용되는 CAE 모델의 특징은 첫째, 두께 정보를 요소에 반영하는 셀 요소(shell element)를 사용한 해석을 수행한다. 일반적으로 CAD 모델은 두께가 있는 솔리드 모델로 정의되게 되는 데, 상세 해석용 모델로 사용하기 위해서는 서페이스 모델이 필요하다. 둘째, 선체를 해석하는 경우에 사용되는 모델은 다른 기계 부품과의 해석에 사용되는 모델과 달리 몇 가지 제약조건을 가진다. 우선 삼각형 요소를 상당부분 사용하는 일반 기계부품 해석과 달리 선체에서는 가능한 한 사각형 요소를 사용하게 된다. 해석 결과를 통해 구조 안정성을 선주나 선급에게 설득해야 하는 조선산업의 특성상 결과 값이 안정적으로 나타나는 사각형 요소를 선호하게 되었다. 게다가 판에는 도6과 같이 스티프너(stiffener)라 불리는 보강재가 붙게 되는 데, 상세 해석 과정에서는 이 보강재를 해석 과정에서 모두 빔(beam)으로 모델링하여 보강재의 강성을 해석에 반영하게 된다. 이 때 생성되는 빔(beam)은 판에 생성되는 메쉬(mesh)의 가장자리 위에 놓여야 하며, 빔의 위치는 메쉬 생성시 제약조건으로 작용한다. 도7에는 해석 모델 생성시 보강재의 위치가 메쉬 생성에 영향을 주고 있는 결과를 보여주고 있다. 셋째, 선박 CAD 모델과 선체 상세 해석용 모델은 디테일성(detail)에서 차이가 난다. CAD 모델은 제품을 정의하는 모델이기 때문에 제품에 있는 노치(notch)나 홀(hole)과 같은 특징들이 모두 표현된다. 그러나, 이러한 특징들은 대부분 해석 모델의 요소 크기와 비교하여 크기가 현저히 작다. 그러므로 이러한 특징들은 해석 결과에 영향을 거의 미치지 않으며 요소 모델링의 복잡성을 피하고 빠른 해석을 수행하기 위하여 해석 결과에 큰 영향이 없는 특징들은 생략한 형태로 해석 모델이 생성되어야 한다. 도8은 CAD 시스템에서 정의된 모델과 해석에 사용하기 위하여 간략화된 모델을 보여준다. 실제 모델에는 작은 브라켓과 보강재가 지나는 부분에 홀 그리고 노치 등이 표현되어 있으나 간략화된 모델에는 그런 정보들이 생략되어 있음을 볼 수 있다.

CAD 시스템을 이용한 생산 모델 생성이 제품 디자인에 있어 일반화되고 제품 디자인 단계에서 제품의 성능을 평가하는데 FEM(Finite Element Model)을 이용한 CAE가 일반화되면서 CAD 시스템에서 정의한 생산 모델을 이용하여 CAE 모델을 생성하는 것이 메쉬 연구 분야의 주요한 이슈가 되고 있다. CAD에서 정의된 모델이 최대한 중복 정의 없이 CAE 과정에서 최대로 사용할 수 있도록 하는 것이 연구의 주요 목적이며 다양한 방법이 연구되고 있다.

본 발명에 의한 선박의 설계 및 해석 환경에 적용한 컴퓨터 에디드 디자인 모델을 이용한 컴퓨터 에디드 엔지니어링 모델의 생성 시스템을 구성하는 요소에 대하여 하기에서 설명한다.

CAD 시스템에서 정의된 모델을 CAE 툴에서 효과적으로 사용하기 위해서 각각 메쉬 생성에 적합한 자료 구조(data structure)를 정의함으로써 작은 파트를 생략하는 작업 등과 같은 이상화 작업과 이상화된 모델에 메쉬를 생성하는 작업을 편리하고 안정적으로 수행할 수 있다. 선체 구조는 상기한 도6에 도시된 바와 같이, 일반적인 기계 부품에서는 찾아보기 힘든 구조인 스티프너 플레이트(stiffened plate)를 사용하고 있고, 해석 모델에서 플레이트는 셀 요소로, 스티프너와 같은 보강재들은 빔 요소로 치환되어 모델링하게 된다. 이와 같은 선박 상세 해석 모델링에 적합한 모델은 USMA(Unified Ship Modeling for Analysis)이다. 도9는 상기 USMA의 자료 구조에 대한 클래스 다이어그램이다.

상기 USMA는 조선 전용 CAD 시스템인 TRIBON에 정의되어 있는 선박 모델의 자료 구조(data structure)중에서 상세 해석용 모델에 필요한 요소를 정리하여 만들어졌다. TRIBON은 선박 모델을 정의하기 위한 간결한 자료 구조를 가지고 있으며, 모델을 정의하는 방법이 서페이스 요소를 사용하여 해석을 수행하는 선박 상세 해석 과정에 적합하다. 그 이유는 TRIBON에서는 자료를 간결하게 저장하기 위하여 선체를 구성하는 판의 정의시 그 판의 경계면 정보와 판 두께 정보를 저장하고, 모델 생성시에는 그 두 정보를 이용하여 모델을 생성한다. 이것은 두께 없는 서페이스 요소 위에 두께 정보를 도구(property)로 부과하는 선박의 상세 구조 해석 모델과 정보의 형태와 일치한다. 스티프너(Stiffener)의 경우에도 해석 모델에서는 단 순한 선의 기하형상 위에 도구(property)가 합쳐진 빔으로 모델링되는데, 트레이스 라인(trace line)과 명세(specification; 단면, size ,재질 등)로 스티프너를 정의하는 TRIBON과 그 형태가 일치한다. 이러한 이유로 TRIBON에서 선박의 형상을 정의하는 방법은 구조 모델이 정의되는 방식과 매우 유사하고 정보의 활용시에 매우 편리한 측면이 있다.

본 발명에서 TRIBON의 자료구조를 이용하여 상기 USMA는 선박의 상세 해석용 모델을 생성하기 위해 CAD 모델로부터 얻을 수 있는 정보를 모두 포함하고 있으며, 선체 해석 모델의 특성을 고려해서 이상화 작업과 같은 해석 모델링 작업에 편리한 형태로 설계되었다. 선체를 구성하는 판을 평판과 곡판으로 나누어 정의할 수 있도록 하였고, 각각의 판은 그 판을 정의하는 외곽 혹은 내곽과 두께 정보를 가진다. 또한, 각각의 판의 외곽을 구성하는 경계면은 인접하여 붙은 다른 판의 정보를 참조할 수 있도록 하였으며, 이러한 서페이스 간의 연결정보를 통해 차후 요소들간의 연결성을 유지할 수 있도록 하였다. 각 경계면의 경우 경계면을 구성하는 곡면을 잘게 나눈 선분(segment) 들의 집합 혹은 스플라인(spline)과 같은 하나의 객체로 구성할 수 있도록 하여 CAD 시스템에 영향을 받지 않고 경계면을 처리할 수 있도록 설계하였다. 각각의 판은 스티프너(stiffener)를 가지게 되는 데 스티프너는 설치 위치를 나타내는 트레이스 커브(trace curve)와 스티프너의 속성 정보인 명세 정보를 가질 수 있도록 하였다.

상기 USMA 모델은 선체 상세 해석용 공통 모델이며, 도10의 점선 영역 안에서 보이는 바와 같이, TRIBON, Intelliship, FORAN, Ship constructor, CATIA 등과 같은 서로 다른 기종의 조선 CAD 시스템에서 CAD 시스템의 고유의 API(Application Programming Interface)를 이용하여 상기 USMA에 직접 모델을 저장할 수 있다. 조선 전용 CAD 시스템인 경우, 조선 설계 및 생산 과정에 맞추어 모델을 저장하며, 판의 경계면(boundary) 정보와 스티프너(stiffener)의 트레이스 커브(trace curve)는 설계 및 생산 과정에서 반드시 추출되어야 하는 정보이다. 따라서, 상기 API를 이용하여 쉽게 USMA의 자료 형태로 모델을 추출할 수 있다.

다음에는 상기한 CAD 시스템에서 정의한 모델을 CAE 툴로 인터페이스한 후 CAE 툴에서 수작업이나 API를 이용하여 모델을 해석 과정에 맞게 정제하거나 이상화한 후, 메쉬를 생성하게 되는 것이다. 즉, CAD 시스템에서 정의된 모델과 CAE 시스템에서 정의된 모델 간에 교환이 원활하게 이루어지기 위해서는 두 모델간의 차이점을 보정하여야 하는 바, 이러한 차이를 보정하는 과정을 이상화작업이라고 한다. CAD 모델을 사용하여 CAE 모델을 생성하는 경우에는 반드시 이상화 작업을 해야 한다. 이러한 이상화 작업은 CAD 시스템에서 공통 모델인 상기 USMA로 직접 추출한 후, USMA에서 CAE 시스템으로 모델을 전달할 때, 마크로 파일(macro file)을 이용함으로써, CAE 시스템의 사용자가 원하는 형태의 모델로 전달한다. 표준 마크로 파일을 이용한 직접 맵핑 방식이 아닌 공통모델에 저장된 모델을 CAE 시스템의 사용자가 원하는 모델 형태로 전달될 수 있도록 마크로 파일을 생성하기 때문에 포스트 프로세서(post processor)의 역할에도 차이가 생긴다.

즉, 상기 포스트 프로세서의 기능이 표준 마크로 파일 안에 있는 코멘드 들을 직접 맵핑(mapping)하여 모델을 전달받는 CAD 시스템의 마크로 파일로 변환해주 면 되지만, 본 발명에서 사용된 포스트 프로세서는 모델을 전달받는 CAE 시스템에서 해석 모델링을 편리하게 진행할 수 있도록 하여야 하기 때문에 도11의 점선 안에 나타난 것과 같이, 모델 이상화 관련 지식과 CAE 시스템에 선호하는 모델링 프로시져에 대한 지식을 담고 있다.

임의의 CAD 시스템에서 생성된 선박 모델은 선박 상세 해석용 모델 생성에 필요한 정보를 담을 수 있는 공통 모델인 상기 USMA에 저장된다. USMA에 저장된 모델은 포스트 프로세서를 통해서 생성된 모델링 코멘드 들의 집합으로 각각의 CAE 시스템으로 전달되게 된다. 각 CAE 시스템마다 포스트 프로세서가 필요하게 되며, 포스트 프로세서는 표준화되어 있는 USMA로부터 정보를 읽어서 각각의 CAE 시스템의 해석과정에 최적의 형태로 모델이 전달될 수 있도록 모델링 코멘드를 구성해 주게 된다. 최적의 형태로 모델을 전달한다는 것은 포스트 프로세서 안에 담긴 이상화 규칙과 CAE 시스템을 사용하는 사람이 평소 도면으로부터 모델을 생성해 내는 방식대로 모델링 코멘드를 구성하는 것을 의미한다. 이런 방법을 통해 모델을 전달할 경우 많은 장점이 나타나게 된다.

우선, 앞서 설명한 중립화일을 통한 모델 전달에 따른 단점을 해결할 수 있고 형태가 다른 CAD 모델과 CAE 모델 사이의 형상 차이에 따라 나타나는 문제점도 해결할 수 있다. 종래의 CAD 모델을 사용해서 CAE 모델을 생성하는 접근 방식의 경우, CAD 모델을 중립화일과 추가적인 데이터를 담은 화일을 통해 CAE 시스템에 모델의 형상 정보 및 일부 특성 정보를 포함한 모델 정보를 올려놓고, CAE 시스템에서 이상화 작업을 하도록 하였다. 그러나 CAD로부터 전달받은 모델 이상화 작업이 2D 도면을 보고 사용자들이 이상화하여 해석 모델을 직접 만드는 것보다 시간이 더 걸리기 때문에 CAE 시스템 사용자들은 CAD 모델 정보를 사용하는 것보다 직접 모델링하는 것을 선호하였다. 본 발명은 사용자들이 마치 도면을 보고 이상화 모델을 만드는 것 같은 프로시져를 포스트 프로세서에 반영함으로써 사용자들은 이상화된 모델을 바로 얻을 수 있게 된다. 또한, 평면 기하학(geometry)이나 위상 기하학(topology)의 경우에도 CAE 시스템의 특성이나 사용자의 기호에 따라 같은 모델을 최적의 모델링 프로시져에 따라 여러가지 방법으로 생성할 수 있다. 또한, 모델링 코멘드를 사용하여 매우 유연하게 USMA에서 CAE 시스템으로 모델을 전달할 수 있다. 임의의 CAE 시스템에 적합한 포스트 프로세서를 장착해 주기만 하면 어떤 CAD 시스템에서 USMA에 저장된 모델이라도 CAE 시스템에 최적의 상태로 모델을 전달할 수 있으며, 상세 해석이 아닌 국부 용접변형 해석에 사용되는 솔리드 모델 또한 생성해줄 수 있다. 추가적으로 CAE 시스템에 있는 자동 모델링 기능을 활용하여 노드나 메쉬를 생성하여 자동 생성할 수 있다.
즉, 상기 공통모델인 USMA와 commend language를 이용한 모델 교환 방식을 사용하면, CAD 정보를 이용하여 사용자가 원하는 프로세스를 따라 이상화된 해석 모델을 생성할 수 있다.

도12에는 CAE 시스템인 PATRAN의 모델링 코멘드를 사용하여 USMA의 모델을 CAE 시스템의 특성과 사용자의 모델링 기호에 맞추어 CAE 시스템인 PATRAN에 전달된 모습과 모델 이상화 규칙에 맞추어 이상화한 결과를 보여준다.

USMA에서는 서페이스의 3개 경계면이 각각의 선분(segment)의 조합으로 구성되어 있음을 볼 수 있다. 경계 곡선 위에 노드를 배치해야 하는 특성상 선분(segment) 조각으로 되어 있는 경계면를 하나의 곡선으로 구성해야 한다. 도12의 A에서 보이는 바와 같이, 이를 처리하기 위하여 각각의 점을 입력하고 이 점들을 B- 스플라인 곡선으로 형성하였다. 만약, CAE 시스템 사용자가 도면을 보고 모델링 하였다면 도면에서 특정점을 실측하여 A와 같이 입력하고, 곡선을 생성했을 것이므로, 사용자의 모델링 특성에 맞추어 모델이 생성이 되었다고 할 수 있다. 또한, 해석의 편의를 위하여 B와 같이 3개의 경계 곡선을 묶어서 하나의 윤곽을 구성하고 그것으로부터 C와 같이 서페이스(surface)를 생성하였다. 이와 더불어 내부의 보강재 정보를 확인해 보면 보강재의 트레이스 라인(trace line)이 떨어지지 않고 가장 가까운 보강재에 붙어 있음을 볼 수 있다. 이것은 생산을 위한 갭(gap)을 해석을 위해 모델의 정보와 모델링 코멘드를 이용하여 붙여준 것을 보여주고 있다.

상기 공통 모델인 USMA와 모델링 코멘드를 이용한 모델 교환 시스템에 대하여 하기에서 설명한다. 도13은 USMA와 특정 CAE 시스템 사이에 모델 교환시스템의 전체적인 구성을 도시하고 있다. 도13에 도시된 smartCAMES(smart CAD/Analysis Model Exchange System)에서는, PATRAN 파일들을 사용하여 TRIBON으로부터 받아서 생성한 공통 모델 정보를 PATRAN으로 교환하게 된다. 이 때, 교환되는 모델의 특징은 첫째, 이상화 작업이 완료된 모델이 생성되고, 사용자가 편리하게 이용할 수 있도록 모든 판넬이 외곽과 그 외곽으로 구성되는 서페이스로 정의된다. 생성된 서페이스의 형태는 도14와 같다. 경계 곡선을 생성한 후 모델의 복잡성을 낮추기 위해 강제로 삭제하였으며, 필요시에는 모델링 코멘드에서 간단한 조작으로 생성할 수 있다.

스티프너 연결 부분의 스닙(snip)에 의해 발생하는 스티프너의 이격문제를 도15와 같이, 스티프너의 끝부분을 가장 가까운 스티프너에 붙여 해결하였다.

현재 해석하려는 선박의 X, Y, Z방향의 프레임 스페이스(frame space)값을 입력하면, 입력받은 프레임 간격에 맞추어 스티프너 위에 노드를 생성해주고, 그 노드 사이를 빔으로 모델링해 준다. 또한, 서페이스(surface)와 서페이스가 만나는 부분에 가상의 스티프너를 넣어서 생성되는 노드의 개수와 위치가 일치되도록 하였다. 도16의 점선으로 표시된 영역은 서페이스와 서페이스 연결 부분에 가상의 스티프너가 생성되어 있는 모습을 보여준다.

입력받은 X, Y, Z 방향의 프레임 정보에 맞추어서 스티프너를 분할하는 노드의 위치를 결정하기 때문에, 서페이스와 서페이스가 만나는 부분의 노드 위치와 스티프너끼리 교차하는 부분의 노드개수와 위치가 거의 일치하게 되므로, PATRAN의 노드 평형(equi balancing) 기능을 활용하여 평형 오차 안에 들어오는 노드들을 하나로 치환할 수 있다. 서페이스와 서페이스가 만나는 경우, 도16에서 보이는 것과 같이, 만나는 부분에 놓은 가상의 스티프너 정보를 이용하게 된다. 도17의 점선 사각형 안에는 서페이스와 서페이스가 만나는 부분의 가상 스티프너 정보를 이용하여 노드의 위치 및 개수를 맞추어 준 모습을 보여주고 있고, 점선 타원안에는 스티프너간 교차하는 부분에서 노드의 위치 및 개수를 맞추어 준 모습을 보여주고 있다.

PATRAN의 페이빙 메쉬(paving mesh) 기능을 사용하여 각각의 판넬 면에 자동으로 메쉬를 생성하였다. 이 때 메쉬의 크기는 입력받은 요소 사이즈에 의해 결정되게 된다. 판넬 위에 자동 생성된 메쉬와 앞서 모델링된 스티프너의 빔 정보를 이용하여 PATRAN의 메쉬 온 메쉬(mesh on mesh)를 이용하면 빔에 의해 생기는 제한 조건을 만족하는 메쉬를 생성할 수 있다. 도18에는 페이빙(paving) 방법으로 서페 이스 위에 기본 메쉬를 생성한 후, 스티프너를 이용하여 생성한 빔의 위치 정보를 만족하면서 재메슁한 모습을 보여주고 있다. 모델은 판넬별로 그룹핑된다. 즉, TRIBON에서 판넬로 정의되는 단위를 하나의 그룹 단위로 취급되며, 모든 조작은 판넬 단위로 일어나므로 생성되는 판넬의 형상은 물론, 그 위의 노드나 요소 등도 판넬 별 그룹에 포함된다. 도19는 판넬별로 그룹이 구성된 예를 보여주며, 그룹 안에 서페이스의 형상과 빔 및 메쉬 요소들의 정보가 포함되어 있음을 보여준다.

본 발명에 의한 선박의 선체 상세 설계 시점의 컴퓨터 에디드 디자인 모델을 이용한 선박 선체 상세 해석을 위한 컴퓨터 에디드 엔지니어링 모델의 생성 시스템 및 그 방법에 의하면, CAD 모델 정보를 활용하여 CAE 모델을 생성하는 환경 구축에 대한 연구를 수행하였다. 선박 상세 설계 단계에서 생성된 CAD 모델 정보를 CAE 시스템에서 재모델링없이 효과적으로 사용할 수 있도록 환경을 제안하고, 그 환경을 실제 구현한 시스템을 구성하였다. 서로 다른 기종의 선박 CAD 시스템에서 선체 상세 해석에 적합한 CAE 모델 정보를 추출할 수 있도록 공통 모델인 USMA(Unified Ship Modeling for Analysis)는 선체 상세 설계에서 정의한 내용 중 선체 상세 해석에 필요한 모델 정보를 저장할 수 있으며, 이상화 과정에 따른 CAD 모델과 CAE 모델 사이의 형상 차이를 선체 상세 설계 및 해석 과정에 적절히 대응할 수 있도록 설계되었다. 이 모델을 사용함으로써 동일한 오차를 가지면서 다른 기종의 CAD 시스템의 모델을 안정적으로 CAE 시스템에 전달할 수 있고, 작은 파트를 생략하는 작업과 같은 이상화 작업과 모델에 메쉬를 생성하는 작업을 편리하고 안정적으로 수 행할 수 있다. 또한, CAD 시스템 내에 해석을 위한 데이터를 따로 저장하지 않고 필요한 모델 정보만을 추출하게 되므로 CAD 시스템의 저장 환경이나 CAD 모델의 저장 정보에 의존하지 않고 모델 정보를 활용할 수 있게 되었다. 그리고, 상기 USMA에 저장되어 있는 모델 정보를 원하는 형태로 CAE 시스템에 안정적으로 전달하기 위하여 중립화일을 이용한 모델 전달 방법이 아닌 CAE 시스템의 모델링 코멘드를 이용한 직접 모델링 하는 방법은 CAE 시스템의 마크로 랭귀지(macro language)를 생성하여 주는 포스트 프로세서를 이용하여 USMA에서 CAE 시스템 사용자의 요구 사항에 맞는 모델을 생성할 수 있다. 포스트 프로세서에서 각 CAE 시스템의 마크로 랭귀지를 생성할 때, 모델 이상화 과정과 사용자가 원하는 모델링 방법에 대한 정보를 반영함으로써 CAD 모델과 CAE 모델 사이의 차이를 반영해야 하는 선체 상세 설계 및 해석 모델 교환의 특징에 부합하도록 하였고, 사용자가 자신의 경험이나 작업 특성을 반영하여 마치 CAE 시스템을 이용하여 직접 모델링하는 것처럼 작업할 수 있다. 즉, 다른 기종의 CAE 시스템에서 나타나는 다양한 모델링 요구를 반영하여 유연하게 CAE 모델을 생성할 수 있다. 상기 USMA와 모델링 코멘드를 이용한 모델 교환 방법을 이용하여 선체 상세 설계 및 해석 환경에 맞는 시스템인 smartCAMES(smart CAD/Analysis Model Exchange System)을 구축하여 상세 설계 시점에 CAD 시스템인 TRIBON에서 생성된 모델 정보를 CAE 시스템인 PATRAN에서 해석에 사용하기 적합한 모델로 변환할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 선체 상세 설계에서 정의한 내용 중 선체 상세 해석에 필요한 판의 경계면(boundary) 정보와 스티프너(Stiffener)의 트레이스 커브(trace curve) 정보 및 그에 따른 재질, 두께, 및 연결관계와 같은 의미론적 정보를 저장하고, 동일한 오차(tolerance)를 가지면서 서로 다른 기종의 선박 CAD 시스템의 모델을 CAE 시스템에 전달하며, 상기 CAD 시스템 내에 해석을 위한 데이터를 따로 저장하지 않고 선체 상세 해석에 적합한 CAE 모델 정보를 추출하는 공통 모델인 USMA(Unified Ship Modeling for Analysis)와;

   상기 USMA에 저장되어 있는 판의 경계면(boundary) 정보와 스티프너(stiffener)의 트레이스 커브(trace curve) 정보와 의미론적 정보를 이용하여 각각의 CAE 시스템의 해석 과정에 적합하도록 해석용 모델을 생성하는 지식 정보인 해석용 모델의 생성 순서, 모델링 방법에 따른 특징 및 설계 모델과 해석 모델의 차이점을 수정하는 이상화 과정을 반영하여 최적의 형태로 모델이 전달될 수 있도록 CAE 시스템의 모델링 코멘드인 마크로 랭귀지(macro language)를 생성하여 주는 포스트 프로세서(post processor)와;

   상세 설계 시점에서 CAD 시스템에서 생성된 모델 정보를 CAE 시스템에서 해석에 사용하기 적합한 모델로 변환할 수 있는 smartCAMES(smart CAD/Analysis Model Exchange System)으로 구성된 것을 특징으로 하는 선박의 선체 상세 설계 시점의 컴퓨터 에디드 디자인 모델을 이용한 선박 선체 상세 해석을 위한 컴퓨터 에디드 엔지니어링 모델의 생성 시스템.
2. 서로 다른 기종의 조선 CAD 시스템에서 CAD 시스템의 고유의 API(Application Programming Interface)를 이용하여 선체 상세 설계에서 정의한 내용 중 선체 상세 해석에 필요한 판의 경계면(boundary) 정보, 스티프너(stiffener)의 트레이스 커브(trace curve) 정보, 및 재질, 두께, 및 연결관계와 같은 의미론적 정보를 자료 형태로 추출하여 선체 상세 해석용 공통 모델인 USMA(Unified Ship Modeling for Analysis)에 저장하는 단계와;

   상기 USMA에 저장되어 있는 판의 경계면(boundary) 정보, 스티프너(stiffener)의 트레이스 커브(trace curve) 정보, 및 의미론적 정보를 이용하여 CAE 시스템의 모델링 코멘드인 마크로 랭귀지(macro language)를 생성하여 주는 포스트 프로세서(post processor)를 통해 해석용 모델을 생성하는 지식 정보인 해석용 모델의 생성 순서, 모델링 방법에 따른 특징 및 설계 모델과 해석 모델의 차이점을 수정하는 이상화 과정을 반영하여 최적의 형태로 각각의 CAE 시스템에 전달하는 단계와;

   선체 상세 설계 및 해석 환경에 맞는 시스템인 smartCAMES(smart CAD/Analysis Model Exchange System)을 이용하여 상세 설계 시점에 CAD 시스템에서 생성된 모델 정보를 CAE 시스템에서 해석에 사용하기 적합한 모델로 변환하는 단계로 이루어진 선박의 선체 상세 설계 시점의 컴퓨터 에디드 디자인 모델을 이용한 선박 선체 상세 해석을 위한 컴퓨터 에디드 엔지니어링 모델의 생성 방법.

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