KR100960085B1 - Method and apparatus for generating automatic mesh in a vessel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선체 자동 메쉬 생성 기술에 관한 것으로, 선박 설계 시 생성된 3차원 구획 모델에 선체 내부의 구조부재가 놓인 형태로 횡단면, 종단면, 수평단면의 교차선을 생성하여, 생성된 교차선을 횡단면, 종단면, 수평단면으로 재분할하고, 재분할된 교차선을 다각형 형태로 구성하여, 구성된 다각형들을 삼각형 또는 사각형의 메쉬로 생성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 3차원 구획모델을 이용한 컨테이너선 설계 방식을 통하여 기존의 4주 이상 걸리는 컨테이너선 전선해석용 모델 생성기간을 약 1주내로 앞당기는 것을 가능하게 함으로써, 구조의 안정성 검증 및 선박 설계 시 강재의 초기 수급 예측을 좀 더 정확히 할 수 있으며, 이로 인해 선박 수주 시간을 최대한 앞당길 수 있다.The present invention relates to an automatic hull mesh generation technology, which generates a cross section of a cross section, a vertical cross section and a horizontal cross section in a form in which a structural member inside the hull is placed in a three-dimensional section model generated at the time of designing a ship. Re-divide into a longitudinal section, a horizontal cross-section, and the re-divided intersecting lines in the form of a polygon, characterized in that for generating the polygons composed of a triangle or a square mesh. According to the present invention, it is possible to advance the generation period of a container ship wire analysis model that takes four weeks or more to about one week through a container ship design method using a three-dimensional compartment model, thereby verifying the stability of the structure and designing a ship. The initial supply and demand forecast of city steels can be made more accurately, which can lead to the quickest time to win an order.
컨테이너선, 전선 모델, 3차원 구획모델, 메쉬 Container Ship, Electric Wire Model, 3D Compartment Model, Mesh
Description
본 발명은 선박 설계 기술에 관한 것으로서, 특히 3차원 구획모델을 이용하여 전선의 내부 구조 부재에 대한 정보의 추출을 가능하게 하고, 유한요소모델을 자동으로 생성하여 다각형에 대한 재귀적인 메쉬 생성을 통한 전선 설계를 수행하는데 적합한 선체 자동 메쉬 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a ship design technology, in particular, it is possible to extract information about the internal structural members of the electric wire using a three-dimensional partition model, by automatically generating a finite element model through the recursive mesh generation for polygons A method and apparatus for automatic hull mesh generation suitable for carrying out wire design.
최근 들어, 해상 물류량의 증가로 인하여 컨테이너선의 수요 및 대형화 요구도 급격히 증가하고 있다. 이러한 대형 컨테이너선의 경우, 초기 설계단계에서 전선구조의 해석을 수행하여 전선모델을 구축하고, 이를 통해 계약 초기 강재 수급 예측 및 구조의 안전성을 검증한다. Recently, due to the increase in the amount of marine logistics, the demand for container ships and the demand for large-sized containers have also increased rapidly. In the case of such a large container ship, the wire model is analyzed by the analysis of the wire structure in the initial design stage, and the wire supply prediction and the safety of the structure are verified.
하지만, 중앙 평행부 만을 구조 해석하는 유조선이나 벌크 화물선과 달리, 중앙 평행부가 거의 없고 큰 해치 오프닝을 갖고 있는 컨테이너선의 경우, 선박에 걸리는 비틀림 모멘트를 비롯한 다양한 하중에 견딜 수 있는지를 검증하기 위하여 선박 전체를 모델링하는 전선구조해석을 수행하고 있으며, 이는 해석수행에 많은 시간이 소요되는 주요 요인이 된다. However, unlike oil tankers or bulk cargo ships that structurally analyze the center parallel part, container ships with few central parallel parts and large hatch openings can be used to verify that the entire ship can withstand various loads, including torsional moments. A wire structure analysis modeling is performed, which is a time-consuming major factor in the analysis.
이와 같이 컨테이너선은 비틀림 모멘트에 대한 상갑판의 강도 평가가 매우 중요하다. 선박의 크기가 커짐에 따라서 상갑판과 해치 코밍 탑(Hatch coaming top)에서 두께가 100mm에 가까워지고, 이를 초기 단계에 어느 정도의 두께가 필요한지 그리고 그러한 강재를 적시에 수급할 수 있는지를 계약 초기에 예측하는 것은 매우 중요하다. As such, it is very important for the container ship to evaluate the strength of the upper deck against the torsional moment. As the size of the ship grows, the upper deck and the hatch coaming top will reach 100mm in thickness, and at the beginning of the contract, how much thickness will be needed in the early stages and whether such steel can be delivered in a timely manner. It is very important to do.
이러한 요구로 인해 비틀림 강도를 평가할 수 있는 단순 계산법이 제기되어 왔지만, 비틀림 강도는 굽힘 모멘트와 달리 단순 보이론으로는 정확히 평가를 수행하는 데에 한계가 있다. 이는 상판간의 큰 개구부로 인해 전단력에 의한 뒤틀림 변형(warping deformation)을 정확히 고려하기가 어렵기 때문이다. These demands have led to simple calculations for evaluating torsional strength, but torsional strength, unlike bending moments, is limited in performing accurate evaluation with simple voids. This is because it is difficult to accurately consider the warping deformation due to the shear force due to the large opening between the top plates.
반면 유한요소해석은 하중에 상관없이 선체강도를 정확하게 평가할 수 있는 방법이다. 따라서 전선 유한요소모델을 수작업으로 만들어 초기 강도를 평가하는 방법에 많이 의존해왔다.Finite element analysis, on the other hand, is a method to accurately evaluate hull strength regardless of load. Therefore, we have relied heavily on the method of evaluating the initial strength by manually constructing the wire finite element model.
상기한 바와 같이 동작하는 종래 기술에 의한 컨테이너선의 초기 설계 방식 중 유한요소해석을 이용한 전선 모델구축에 있어서는, 최소 약 2개월가량의 기간이 소요되며, 전선 전체에 대한 정보가 필요하기 때문에 설계 초기에 짧은 시간과 한정된 도면 정보를 이용하여 전선모델을 만드는 데에는 상당히 어려움이 있다는 문제점이 있었다. In constructing the wire model using finite element analysis among the initial design methods of the container ship according to the prior art operating as described above, it takes at least about 2 months and requires information about the whole wire. There is a problem that it is quite difficult to make a wire model using a short time and limited drawing information.
이에 본 발명은, 컨테이너선의 구조해석 소요시간을 단축시키기 위하여 3차원 구획모델을 이용한 컨테이너선의 초기 설계를 수행할 수 있는 선체 자동 메쉬 생성 방법 및 장치를 제공한다. Accordingly, the present invention provides an automatic hull mesh generating method and apparatus capable of performing an initial design of a container ship using a three-dimensional partition model in order to reduce the time required for structural analysis of the container ship.
또한 본 발명은, 3차원 구획모델을 이용하여 내부 구조 부재에 대한 정보를 추출하고, 유한요소모델을 자동으로 생성하여 다각형에 대한 재귀적인 메쉬 생성을 통한 전선 설계를 수행할 수 있는 선체 자동 메쉬 생성 방법 및 장치를 제공한다.In addition, the present invention, using the three-dimensional partition model to extract the information about the internal structural members, automatically generated finite element model to generate the hull automatic mesh that can perform the wire design through the recursive mesh generation for the polygon It provides a method and apparatus.
본 발명의 일 실시예 방법은, 선박 설계 시 생성된 3차원 구획 모델에 선체 내부의 구조부재가 놓인 형태로 횡단면, 종단면, 수평단면의 교차선을 생성하는 과정과, 상기 생성된 교차선을 횡단면, 종단면, 수평단면으로 재분할하는 과정과, 상기 재분할된 교차선을 다각형 형태로 구성하는 과정과, 상기 구성된 다각형들을 삼각형 또는 사각형의 메쉬로 생성하는 과정을 포함한다. According to an exemplary embodiment of the present invention, a process of generating an intersection line of a cross section, a longitudinal section, and a horizontal section in a form in which a structural member inside the hull is placed in a three-dimensional partition model generated when designing a ship, and a cross section of the generated intersection line And a process of re-dividing the cross-section into a horizontal section, a process of constructing the re-divided intersection line into a polygonal form, and generating the constructed polygons into a triangle or a square mesh.
본 발명의 일 실시예 장치는, 선박 설계 시 생성된 3차원 구획 모델에 선체 내부 구조부재가 놓인 형태로 횡단면, 종단면, 수평단면의 교차선을 생성하는 교차선 생성부와, 상기 교차선 생성부로부터 생성된 교차선을 횡단면, 종단면, 수평단면으로 재분할하는 선분 집합부와, 상기 재분할된 교차선을 다각형 형태로 구성하는 다각형 형성부와, 상기 다각형 형성부로부터 구성된 다각형들을 삼각형 또는 사각형의 메쉬로 생성하는 재귀적 메쉬 생성부를 포함한다.One embodiment of the present invention, the cross-section generating unit for generating the intersection of the cross section, longitudinal section, horizontal cross-section in the form of the inner structural member in the three-dimensional partition model generated when the ship design, and the intersection line generating unit A line segment collection unit for subdividing the intersection line generated from the cross section into a cross section, a longitudinal section, and a horizontal cross section, a polygon forming unit configured to form the subdivided intersection line in a polygonal form, and polygons formed from the polygon forming unit into a triangle or a square mesh. It includes a recursive mesh generator to generate.
본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다. In the present invention, the effects obtained by the representative ones of the disclosed inventions will be briefly described as follows.
본 발명은, 3차원 구획모델을 이용한 컨테이너선 설계 방식을 통하여 기존의 4주 이상 걸리는 컨테이너선 전선해석용 모델 생성기간을 약 1주내로 앞당기는 것을 가능하게 함으로써, 구조의 안전성 검증 및 선박 설계 시 강재의 초기 수급 예측을 좀 더 정확히 할 수 있으며, 이를 통해 선박 수주 시간을 최대한 앞당길 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to advance the generation period of a container ship wire analysis model that takes more than four weeks to about one week through a container ship design method using a three-dimensional partition model, thereby verifying the safety of the structure and designing a ship. It is possible to more accurately predict the initial supply and demand of steel, which has the effect of speeding up the order time of ships.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생 략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, the operating principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
본 발명은 컨테이너선의 구조해석 소요시간을 단축시키기 위해 3차원 구획모델을 이용하여 내부 구조 부재에 대한 정보를 추출하고, 유한요소모델을 자동으로 생성하여 다각형에 대한 재귀적인 메쉬 생성을 통해 유한요소 해석을 위한 전선 설계를 수행하는 것이다. The present invention extracts information about internal structural members by using 3D compartment model to shorten the time required for structural analysis of container ships, and generates finite element model automatically to generate finite element analysis through recursive mesh generation of polygons. Is to carry out the wire design.
이와 같이 선박 설계 과정에서 선박의 초기 및 기본 설계를 지원하기 위해 사용되는 3차원 형상모델인 NAPA에서 생성되는 3차원 구획모델(compartment model)을 이용한다. 3차원 구획 모델은 선체 외판과 화물창 구획을 정의하여 선박 안정성, 화물창 용적, 정하중 하에서 종방향 하중분포 등을 계산하는데 목적이 있다. 이 구획모델은 설계 초기 단계에 생성되기 때문에, 이를 이용한 전선해석용 모델을 만들 경우, 해석 결과를 얻는 시점을 상당히 앞당길 수 있다는 장점이 있다. As such, a 3D compartment model generated from NAPA, which is a 3D shape model used to support initial and basic design of the ship, is used. The three-dimensional compartment model is intended to define the hull shell and cargo hold compartments to calculate longitudinal stability, including ship stability, cargo volume, and static load. Since this compartment model is generated at the early stage of design, it is advantageous to make the analysis results much earlier when the model for wire analysis is used.
다만, 3차원 구획모델은 구조모델링에 필요한 구조 부재에 대한 정보는 전혀 포함하고 있지 않으므로, 본 발명에서는 이러한 3차원 구획모델로부터 내부 구조부재에 대한 정보의 추출을 가능하게 하고, 유한요소모델을 자동으로 생성하는 방법을 제시할 것이다. 이로써 최소 4주 이상 걸리는 컨테이너선 전선해석용 모델 생성 기간을 약 1주 내로 단축시킬 수 있다. However, since the three-dimensional partition model does not contain any information on the structural members required for structural modeling, in the present invention, it is possible to extract information on the internal structural members from the three-dimensional partition model, and to automatically generate the finite element model. I will present a way to generate it. This shortens the model creation period for container ship wire analysis, which takes at least four weeks, to about one week.
이하 하기 실시예를 통하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter will be described in detail through the following examples.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 구획모델을 이용한 선체 자동 메쉬 생성 시스템의 구조를 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing the structure of an automatic hull mesh generation system using a three-dimensional partition model according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 선체 자동 메쉬 생성 시스템은 3차원 구획모델 분할부(100)와, 메쉬 생성부(150)를 포함하며, 여기서 3차원 구획모델 분할부(100)는 교차선 생성부(102)와 선분 집합부(104)를 포함하며, 메쉬 생성부(150)는 다각형 형성부(152)와 재귀적 메쉬 생성부(154)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the hull automatic mesh generation system includes a 3D
먼저, 3차원 구획모델 분할부(100)는 3차원 구획모델을 선분으로 분할하는 것으로서, 하기와 같은 전체 좌표계를 사용한다. First, the three-dimensional partition model dividing
- X축 : 선박 길이 방향, 선수방향이 (+) 방향 -X axis: Ship length direction, bow direction is (+) direction
- Y축 : 선박 폭 방향, 좌현이 (+) 방향 -Y axis: ship width direction, port side is (+) direction
- Z축 : 선박 수직 방향, 위쪽 방향이 (+) 방향 -Z axis: ship vertical direction, upward direction (+)
- 횡단면: YZ 평면 Cross section: YZ plane
- 종단면: XZ 평면 Longitudinal section: XZ plane
- 수평단면 : XY 평면 -Horizontal section: XY plane
3차원 구획 모델은 도 3a 내지 3b에 도시한 바와 같이 선각 외판(300), 화물창의 격벽 또는 구획 정보(302) 등을 포함하고 있다. 다만, 3차원 구획 모델은 내부 구조 부재를 포함하고 있지 않기 때문에 이러한 구조 부재 정보를 추출하는 부가적인 작업이 필요하다. 즉, 3차원 형상모델을 구조부재가 놓인 횡단면(YZ), 종단면(XZ), 수평단면(XY)으로 잘라서 선체 외판과 선체 내판의 교차선을 생성하고, 그 사이를 구조부재가 채워진 부분으로 간주하는 것이다. 이러한 개념은, 특히 컨테이 너선과 같이 직육면체의 컨테이너를 싣기 위한 내부 구조가 모두 수직, 또는 수평한 면으로만 형성되기 때문에, 화물창 격벽에 기울어진 부재를 포함하지 않는 선박에 매우 적합하다. As shown in Figs. 3A to 3B, the three-dimensional partition model includes a
이에 3차원 구획모델 분할부(100)내의 교차선 생성부(102)에서는 구조부재가 놓인 횡단면(YZ), 종단면(XZ), 수평단면(XY)과 3차원 모델과의 교차선을 생성하고, 선분 집합부(104)에서는 생성된 교차선을 다시 같은 횡단면, 종단면, 수평단면으로 분할하여 선분 집합으로의 변환을 수행하게 된다. In the intersection
이후, 선분 집합으로 변환된 정보는 메쉬 생성부(150)의 다각형 형성부(152)로 전달되며, 다각형 형성부(152)에서는 변환된 선분 집합, 즉 분할된 선분들을 다각형 집합으로 재구성을 수행하고, 재귀적 매쉬 생성부(154)에서는 재구성된 다각형에 대한 재귀적인 매쉬 생성을 수행함으로써, 전선해석용 모델을 생성하게 된다. Subsequently, the information converted into the line segment set is transferred to the
이에 3차원 구획모델을 이용한 선체 자동 메쉬 생성 시스템에서의 3차원 구획모델 분할부(100) 및 메쉬 생성부(150)에서의 세부 단계별 절차를 설명하도록 한다. This will be described in detail step-by-step procedure in the three-dimensional
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 3차원 구획모델을 이용한 선체 자동 메쉬 생성 시스템의 자동 메쉬 생성 절차를 도시한 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating an automatic mesh generation procedure of an automatic hull mesh generation system using a three-dimensional partition model according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 200 단계에서 교차선 생성부(102)는, 3차원 구획 형상 모델로부터 구조 부재의 형상을 추출해내기 위한 기본적인 정보로서, 구조 부재가 놓인 횡단면(YZ평면), 종단면(XZ 평면), 수평단면(XY 평면)의 위치 정보를 입력한다. 즉, 횡거더 혹은 횡격벽이 놓인 평면의 종방향(X) 좌표 값, 종거더 혹은 종격벽이 놓인 평면의 횡방향(Y) 좌표 값 및 수평거더 혹은 선저 내판, 선저 외판, 갑판이 놓인 평면의 수직방향(Z) 좌표 값을 입력하는 것이다. Referring to FIG. 2, in
이후, 교차선 생성부(102)에서는, 3차원 구획 형상모델을 앞서 정의한 좌표 값으로 정의되는 세 축에 수직인 평면으로 잘라서 교차선들을 생성한다. 이때, 선각 외판과 내판이 만나는 두 교차선 사이 영역은 구조부재로 채워져 있다고 가정하여 설정한다. 교차선의 예로서, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 3차원 구획 형상모델을 구조부재가 놓인 평면으로 잘라서 생성된 교차선들(400)을 나타내며, 도 5는 횡단면(500), 종단면(502), 수평단면(504)의 교차선을 나타내고 있다. Thereafter, the
202 단계에서 선분 집합부(104)는 200 단계에서 생성된 교차선을 다시 한번 각 평면들로 더 잘라 작은 조각들로 나눈다. 이는 도 6에 도시한 바와 같이 생성된 교차선들을 구조부재가 놓인 평면으로 다시 잘라주어 생성된 선분들의 집합으로서, 횡단면(600), 종단면(602), 수평단면(604)이 선분과 점으로 구성된다. 이와 같이 202단계를 통해 교차선들이 분해 된 형태는 유한요소모델과 매우 흡사한 형태를 띠고 있다. 분해 된 작은 선분들을 모아 쉽게 삼각형 혹은 사각형 쉘 요소를 만들 수 있다. 한편, 사용자는 202단계를 통해 예상되는 요소 형상을 예측할 수 있고, 더 낳은 메쉬 품질을 위해 선분들을 수정할 수 있다. In
이와 같이 200 내지 202단계를 통해 3차원 구획 모델을 많은 조각들로 분해할 수 있다. 이후 단계에서는 이러한 선분들을 연결하여 3각형 혹은 4각형의 쉘 요소를 생성하는 방식으로서, 204단계에서는 다각형 형성부(152)에서 분할된 선분에서 닫힌 다각형을 구성하고, 206단계의 재귀적 매쉬 생성부(154)에서는 구성된 다 각형으로부터 쉘 요소를 생성하게 된다. In this way, the three-dimensional partition model may be decomposed into many pieces through
202단계의 선분 집합부(104)에서 생성된 선분들로 이루어진 중간 모델에는 선분들 간의 관계에 대한 정보는 가지고 있지 않다. 이에 204단계에서는 먼저 선분들을 이어 하나의 다각형을 형성하고 그것을 구성하는 선분과 절점 정보를 저장한다. The intermediate model composed of the line segments generated by the line
다각형 구성을 위한 구체적인 절차는 도 7을 참조하여 설명하도록 한다. A detailed procedure for constructing the polygon will be described with reference to FIG. 7.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다각형 구성 절차를 도시한 흐름도이다. 7 is a flowchart illustrating a polygon construction procedure according to a preferred embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 다각형의 탐색은 700단계에서 선분과 절점의 집합을 포함한 하나의 그룹을 선택하여 702단계에서 두 선분만이 공유한 절점을 선택한다. 이후 704단계에서 가장 작은 연결각을 가진 선분을 쫓아가며 다각형을 검색하고, 706단계에서 가장 큰 연결각을 가진 선분을 쫓아가며 다각형을 검색함으로써, 두 개의 다각형을 찾을 수 있다. Referring to FIG. 7, in
이에 708단계에서는 기 설정된 조건을 만족하는 다각형을 삭제하고, 조건에 해당하지 않는 다각형만을 선택하게 된다. 여기서 기설정된 조건은, 공유된 에지 없이 자유에지 만으로 구성된 다각형으로서, 자유에지는 하나의 다각형만 공유하는 다각형을 말한다. 또한, 다각형이 중간에 꼬인 형태, 즉, 하나의 다각형을 구성하는 절점 중 그 절점을 공유하는 선분이 셋 이상인 경우와, 그 면적이 0인 다각형은 삭제하는 것이다. In
710단계에서는 선택한 다각형을 다각형 형성부(152)에 등록하고, 형성된 다 각형의 자유에지는 그룹에서 제거하며, 712단계에서는 제거한 자유에지 중간의 절점을 그룹에서 제거한다. 이를 통해, 형성된 다각형의 일부 에지가 그룹에서 제거되며, 714단계에서 그룹 내 모든 선분에 대해 다각형이 형성되어 모든 선분이 제거될 때까지, 다시 말해 그룹 내 모든 선분이 제거되지 않은 경우는, 702 단계로 복귀하여 다각형 형성 절차를 재수행하게 된다. In
상기와 같이 도 7의 흐름도를 통해 설명한 다각형 탐색 및 자유 에지 제거 방식에 대해서는 도 8a 내지 8b를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.As described above, the polygon search and free edge removal scheme described through the flowchart of FIG. 7 will be described in detail with reference to FIGS. 8A to 8B.
도 8a 내지 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다각형 탐색 및 자유 에지 제거 방식을 도시한 도면으로서, 도 8a를 참조하면, 가장 큰 각으로 연결되는 선분들을 연결해서 그 둘레가 긴 다각형을, 가장 큰 각으로 연결되는 선분들을 연결해 짧은 다각형이 형성된다. 발견된 두 개의 다각형 중 긴 다각형은 하나의 큰 구멍으로서, 자유 에지로만 형성되었기 때문에 제거된다. 즉, 짧은 다각형은 옳은 다각형(800)으로 등록하고, 긴 다각형은 잘못된 다각형(802)으로서 제거되는 것이다. 8A to 8B illustrate a polygon search and free edge elimination scheme according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8A, a polygon having a long circumference is formed by connecting line segments connected at the largest angle. Short polygons are formed by connecting the segments connected at the largest angle. Of the two polygons found, the long polygon is one large hole and is removed because it was formed only with free edges. That is, the short polygon is registered as the right polygon 800 and the long polygon is removed as the
또한, 도 8b를 참조하면, 하나의 다각형이 형성되면 그 다각형을 형성하는 에지 중 자유에지는 본래의 모델에서 제거된다. 이후 다시 두 자유 에지가 공유하고 있는 절점에서 다각형 탐색 과정(1, 2, 3, 4)을 시작하여 그 모델의 모든 선분이 그룹에서 제거될 때까지 반복하는 것이다.8B, when one polygon is formed, free edges of edges forming the polygon are removed from the original model. Then we start the polygon search process (1, 2, 3, 4) at the node shared by the two free edges and repeat until all the segments of the model are removed from the group.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다각형으로부터의 메쉬 생성 절차를 도시한 흐름도이다. 9 is a flowchart illustrating a mesh generation procedure from a polygon according to a preferred embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 다각형 형성부(152)에 등록된 다각형들을 재귀적 메쉬 생성부(154)에서 전달받으면, 900단계에서 재귀적 메쉬 생성부(154)는 절점수가 가장 많은 다각형을 선택하고, 902단계에서 선택한 다각형을 기 설정된 우선순위별 분할 패턴에 따라 분할을 수행하게 된다. Referring to FIG. 9, when the polygons registered in the
904단계에서는 전체 다각형 집합을 업데이트한 후, 906단계에서 모든 다각형이 삼각형 혹은 사각형으로 이루어졌는지 확인하여, 오각형 이상의 다각형이 존재한다면, 900단계로 복귀하여 다각형 분할과정을 다시 수행하고, 모든 다각형이 삼각형 혹은 사각형으로 이루어진 경우에는 908단계로 진행하여 분할된 삼각형 또는 사각형을 유한요소 모델의 생성을 위한 쉘 요소로 만들게 된다. In
상기에서와 같이 도 9에서는 형성된 다각형을 메쉬로 바꾸는 단계로서, 예를 들어, 5개 절점 이상을 가진 다각형은, 바로 3각형 혹은 4각형 쉘 요소로 바뀌어 질 수 있는 3개 혹은 4개 절점을 가진 다각형으로 바뀔 때까지 계속 나뉘도록 구현하는 것이다. 이때, 다각형의 분할을 위해 기 설정된 분할 방법과 우선순위는 일반적으로 선체 구조 모델링의 일반적인 방식에 따라 도 10과 같은 분할 패턴으로 정의하였다. As described above, in FIG. 9, the formed polygon is converted into a mesh. For example, a polygon having five or more nodes has three or four nodes that can be immediately converted into a triangular or quadrangular shell element. It's an implementation that keeps dividing until it turns into a polygon. At this time, the preset partitioning method and priority for polygonal partitioning are generally defined as the partitioning pattern as shown in FIG.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다각형 형상의 분할 패턴별 우선순위를 도시한 도면이다. 10 is a diagram illustrating priorities of division patterns of a polygonal shape according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 우선순위의 기본개념은 정사각형 요소의 사용을 최대화하기 위해 가급적 정사각형 모양의 쉘 요소를 쉽게 만들 수 있는 자명한 형태의 분할패턴을 우선순위로 하여 분할을 수행한다. Referring to FIG. 10, the basic concept of priority is to divide using a partition pattern of a self-explanatory shape that can easily make a square-shaped shell element in order to maximize the use of the square element.
각 우선순위별 다각형 형상 및 분할방안을 살펴보면, 우선순위 1은 두 마주보는 절점을 가진 사각형 코너인 경우, 두 절점을 이어 줌으로써, 사각형으로 분할하고, 우선순위 2는 하나의 절점을 가진 사각형 코너로서, 하나의 절점을 대응하는 선분과 연결하여 정사각형 또는 직사각형이 될 수 있도록 한다. 우선순위 3은 L타입의 코너로서, L타입의 코너에 각 에지 절점을 가진 경우 이를 이어 주게 되며, 우선순위 4에서는 절점이 없는 사각형 코너는 일정 간격이 떨어진 상태에서 정사각형 또는 직사각형이 되도록 각 선분과 선분을 이어준다. Looking at the polygon shape and division scheme for each priority, priority 1 is divided into two squares by connecting two nodes, and
우선순위 5는 두 마주보는 절점을 가진 삼각형 코너로서, 이들 절점을 서로 이어주어 삼각형을 형성하며, 우선순위 6은 상하 대칭인 오각형에서 두 마주보는 절점을 이어 주어 오각형을 삼각형과 사각형으로 분할한다. 마지막으로 우선순위 7은 일반적인 오각형의 절점들을 서로 이어주어 삼각형과 사각형으로 분리될 수 있도록 한다.
이와 같이 각각의 다각형 형상들은 우선순위별 분할패턴에 의해 삼각형 또는 사각형으로 분할될 수 있으며, 분할된 삼각형 또는 사각형들은 쉘 요소로 만들게 된다. As such, each polygonal shape may be divided into triangles or rectangles by priority division patterns, and the divided triangles or rectangles are made into shell elements.
도 11은 도 9에서 설명한 방법을 이용하여 횡단면(1100), 종단면(1102), 수평단면(1104)에 대해 메쉬를 생성한 예를 보여주고 있다. 횡단면(1100)에서 점선 사각형 내의 다각형은 5각형 이상으로서, 도 10에서 제시한 분할 패턴 방식에 따라 삼각형 혹은 사각형 요소로 분할 생성된다. FIG. 11 illustrates an example in which a mesh is generated for the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 컨테이너선의 구조해석 소요시간을 단축 시키기 위해 3차원 구획모델을 이용하여 내부 구조 부재에 대한 정보를 추출하고, 유한요소모델을 자동으로 생성하여 다각형에 대한 재귀적인 메쉬 생성을 통한 전선 구조해석을 수행한다. As described above, the present invention extracts information about the internal structural members using a three-dimensional partition model, and automatically generates a finite element model to generate a recursive mesh for polygons in order to reduce the time required for structural analysis of the container ship Conduct the wire structure analysis through
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of various modifications within the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 구획모델을 이용한 선체 자동 메쉬 생성 시스템의 구조를 도시한 블록도, 1 is a block diagram showing the structure of an automatic hull mesh generation system using a three-dimensional partition model according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 구획모델을 이용한 선체 자동 메쉬 생성 시스템의 자동 메쉬 생성 절차를 도시한 흐름도, 2 is a flowchart illustrating an automatic mesh generation procedure of an automatic hull mesh generation system using a three-dimensional partition model according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 외판 및 화물창 구획 정보를 도시한 도면, 3a to 3b is a view showing the ship shell and cargo hold compartment information according to a preferred embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 구획 형상모델을 구조부재가 놓인 평면으로 잘라서 생성된 교차선을 도시한 도면, 4 is a view showing an intersection line generated by cutting a three-dimensional partition shape model according to a preferred embodiment of the present invention into a plane on which a structural member is placed;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 구획 형상모델을 구조부재가 놓인 횡단면, 종단면, 수평단면의 교차선으로 도시한 도면, 5 is a cross-sectional view showing a three-dimensional partition shape model according to a preferred embodiment of the present invention as a cross section of a cross section, a longitudinal section, and a horizontal section in which a structural member is placed;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 교차선들을 구조부재가 놓인 평면으로 자른 후 생성된 선분들의 집합을 도시한 도면, 6 is a view showing a set of line segments generated after cutting intersection lines into a plane on which structural members are placed, according to a preferred embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다각형 구성 절차를 도시한 흐름도, 7 is a flowchart illustrating a polygon construction procedure according to a preferred embodiment of the present invention;
도 8a 내지 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다각형 탐색 및 자유 에지 제거방식을 도시한 도면, 8a to 8b illustrate a polygon search and free edge removal according to a preferred embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다각형으로부터의 메쉬 생성 절차를 도시한 흐름도, 9 is a flowchart illustrating a mesh generation procedure from a polygon according to a preferred embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다각형 형상의 분할 패턴별 우선 순위를 도시한 도면,10 is a view showing priorities for each divided pattern of polygonal shapes according to a preferred embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메쉬 생성 예를 도시한 도면. 11 is a view showing an example of mesh generation in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 > <Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>
100 : 3차원 구획모델 분할부 102 : 교차선 생성부 100: three-dimensional partition model division unit 102: intersection line generation unit
104 : 선분 집합부 150 : 메쉬 생성부 104: line segment collecting unit # 150: mesh generating unit
152 : 다각형 형성부 154 : 재귀적 메쉬 생성부152: polygon forming unit 154: recursive mesh generating unit
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