KR100960086B1

KR100960086B1 - Method for veryfiying finite element model consisting of shell elements and beam elements

Info

Publication number: KR100960086B1
Application number: KR1020080038518A
Authority: KR
Inventors: 장범선
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2010-05-31
Also published as: KR20090112806A

Abstract

본 발명은 쉘 요소와 보 요소로 구성된 유한요소모델의 표시 방법에 관한 것으로, 특히 유한요소모델 전체의 각 요소들간의 상관관계를 분석하고 표시하는데 적합한 유한요소모델 표시 방법에 관한 것이다. 종래에는, 화면에 보이는 쉘 요소들과 보 요소들에 대해서만 자유 에지를 보여주었기 때문에, 해당 에지가 전체 모델상의 자유 에지인지 화면상의 자유 에지인지는 화면에 어떠한 모델을 표시하느냐에 따라 달리 판단될 수 있다. 또한, 교차하는 모든 평면에 존재하는 요소들을 화면에 표시해 놓고 일일이 육안으로 확인해야만 하는 번거로움이 있으며, 쉘 요소의 에지와 보 요소가 일치하지 않을 경우에 이 오류 역시 자유 에지를 보여 주는 것만으로는 발견될 수 없다는 문제가 제기되었다. 이에 본 발명은, 유한요소모델의 쉘 요소의 에지를 유한요소모델 전체의 다른 요소들과의 상관관계에 따라 각기 구분되게 표시함으로써, 설계자로 하여금 유한요소모델의 오류를 용이하게 파악할 수 있게 하여 유한요소모델 표시에 있어 정확성과 편의성을 극대화할 수 있는 기술적 방안을 마련코자 한다.The present invention relates to a method for displaying a finite element model consisting of a shell element and a beam element, and more particularly, to a method for displaying a finite element model suitable for analyzing and displaying correlations between elements of an entire finite element model. In the related art, since only free edges are shown for shell elements and beam elements visible on the screen, whether the edge is a free edge on the entire model or a free edge on the screen may be determined differently depending on which model is displayed on the screen. . In addition, it is cumbersome to visually check the elements existing on all intersecting planes and visually check them. If the edges of the shell element and the beam element do not match, this error also shows the free edge. The question was raised that it could not be found. Therefore, according to the present invention, the edges of the shell elements of the finite element model are separately displayed according to correlations with other elements of the entire finite element model, thereby enabling the designer to easily identify the error of the finite element model. The technical measures to maximize the accuracy and convenience in the display of the element model will be prepared.

유한요소모델, 쉘 요소, 보 요소 Finite element model, shell element, beam element

Description

METHODO FOR VERYFIYING FINITE ELEMENT MODEL CONSISTING OF SHELL ELEMENTS AND BEAM ELEMENTS}

본 발명은 쉘 요소(shell elements)와 보 요소(beam elements)로 구성된 유한요소모델(Finite Element Model)의 표시 기술에 관한 것으로, 특히 유한요소모델 전체의 각 요소들간의 상관관계를 분석하고 표시하는데 적합한 유한요소모델 표시 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a display technology of a finite element model consisting of shell elements and beam elements, and in particular, to analyze and display correlations between elements of the entire finite element model. The present invention relates to a suitable method for displaying a finite element model.

기계공학과 같이 대상물에 대한 구조적인 역학해석을 중점적으로 연구하는 분야에서는 미분방정식의 근사화 수치해석기법 중의 하나인 유한요소법(Finite Element Method)을 이용한다. 유한요소법은 기계 및 구조물의 강도 변형 해석, 유체 유동 해석, 전자기장의 해석 등 광범위한 분야에 적용되고 있다.In the field of structural mechanics analysis, such as mechanical engineering, the finite element method, which is one of the numerical methods of approximation of differential equations, is used. Finite element method is applied to a wide range of fields such as strength deformation analysis, fluid flow analysis, electromagnetic field analysis.

특히, 대형 구조물의 경우 시제품 제작을 통한 구조 또는 피로 강도의 검증에 많은 시간과 고비용이 소용되기 때문에, 제품의 사용환경은 물론 중간 제작 과정에 대해서도 정확한 하중 분석에 기반한 구조해석을 필요로 하고 있다.In particular, large structures require a lot of time and cost to verify the structure or fatigue strength through prototyping, and thus require structural analysis based on accurate load analysis not only for the product environment but also for intermediate manufacturing processes.

현재, 유한요소해석(Finite Element Analysis)을 위해서는 해석 솔 버(solver)와 함께 3차원 그래픽에 기반한 다양한 입체 모델링 툴인 전처리기와, 해석 결과 분석을 위한 후처리기가 다양하게 개발되어 제공되고 있다.Currently, finite element analysis has been developed with various solvers, preprocessors based on three-dimensional graphics, and postprocessors for analyzing analysis results.

유한요소법에서는 유한요소해석의 전처리로서, 당해 구조물, 기계 또는 부품 등의 해석하고자 하는 영역을 일정한 단위 체적, 또는 면적, 즉 요소(element)의 형태로 분할하는데 이를 메싱(meshing) 공정이라 한다. 특히, 판구조로 형성된 입체 모델의 구조해석을 위하여 입체 모델에 의해 형성된 영역을 쉘 요소(shell element)라 불리는 복수 개의 작은 요소로 나누어 유한요소모델을 생성한다.In the finite element method, as a pretreatment of finite element analysis, an area to be analyzed, such as a structure, machine, or part, is divided into a predetermined unit volume or area, that is, an element, which is called a meshing process. In particular, for structural analysis of a three-dimensional model formed of a plate structure, a finite element model is generated by dividing an area formed by the three-dimensional model into a plurality of small elements called shell elements.

한편, 유한요소모델에서 이웃하는 요소들간의 절점들이 정확히 일치해야 하는데, 하나의 평면(예컨대, XY 평면) 내에 위치하는 요소들뿐만 아니라 교차하는 다른 평면(예컨대, XZ 평면) 내에 위치하는 요소들간에도 그 절점이 정확히 일치해야만 원하는 강성을 표현할 수 있다. 도 1a에는 유한요소모델에서 쉘 요소간의 절점이 일치한 경우를 예시하였다.On the other hand, in the finite element model, the nodes between neighboring elements must match exactly, not only between elements located in one plane (eg, XY plane) but also between elements located in another plane (eg, XZ plane) that intersects. The nodes must exactly match the desired stiffness. FIG. 1A illustrates a case where nodes of shell elements coincide in the finite element model.

또한, 도 1b에 예시한 바와 같이, 선박이나 항공기 구조물에 많이 사용되는 보강판을 모델링할 때, 보강재를 모델링하는 보 요소(1D beam element, 두 개의 절점과 하나의 선으로 표현)는 판을 모델링하는 쉘 요소(2D element, 사각형 또는 삼각형으로 표현)의 절점 및 에지(edge)와 정확히 일치하도록 모델링 되어야 한다.In addition, as illustrated in FIG. 1B, when modeling a reinforcement plate commonly used in a ship or an aircraft structure, a beam element (1D beam element, represented by two nodes and one line) modeling the reinforcement is modeled. It must be modeled to exactly match the nodes and edges of the shell elements (represented by 2D elements, squares or triangles).

하지만 선박과 같이 그 구조가 3차원적으로 복잡해지고, 그 규모가 커짐에 따라 모든 절점에 대한 일치 여부를 육안으로 확인하는 데에는 현실적으로 많은 어려움이 따른다. 특히, 절점이 미세하게 어긋나 있는 경우, 특별한 방법을 사용하지 않고 에지 간의 일치 여부를 정확히 구분한다는 것은 사실상 불가능하다.However, as the structure of the ship becomes more complicated in three dimensions, and as its size increases, it is practically difficult to visually check whether all nodes match. In particular, when the nodes are slightly misaligned, it is virtually impossible to accurately distinguish between the edges without using a special method.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래 기술의 일환으로, 오류가 있는 부위를 설계자가 쉽게 확인할 수 있도록 하는 방법이 개발되었는데, 그 중 가장 기본적인 방법이 '자유 에지를 이용한 오류 분석 방법'이다. 자유 에지라 함은, 쉘 요소의 에지 중 다른 쉘 요소와 공유되지 않는 에지를 의미하며, 보 요소의 경우 그 자체가 자유 에지가 된다. 자유 에지를 이용한 오류 분석 방법은 컴퓨터 그래픽을 이용해 제공될 수 있는 가장 기본적인 오류 분석 기법으로서, 대부분의 상용 유한요소 소프트웨어에서 채용되는 대표적인 기법이나, 다음과 같은 몇 가지 문제점들을 지닌다.As a part of the prior art to solve this problem, a method for easily identifying a faulty area has been developed, the most basic of which is the error analysis method using the free edge. By free edge is meant the edge of the shell element which is not shared with any other shell element, in the case of the beam element itself being the free edge. The error analysis method using the free edge is the most basic error analysis technique that can be provided using computer graphics, and is a representative technique employed in most commercial finite element software, but has some problems as follows.

첫째, 화면에 보이는 쉘 요소들과 보 요소들에 대해서만 자유 에지를 보여준다는 단점이 있다. 즉, 해당 에지가 전체 모델상의 자유 에지인지 화면상의 자유 에지인지는 화면에 어떠한 모델을 표시하느냐에 따라 달리 판단된다.First, the disadvantage is that only free shell elements and beam elements are visible on the screen. That is, whether the corresponding edge is a free edge on the entire model or a free edge on the screen is determined differently depending on which model is displayed on the screen.

따라서, 임의의 자유 에지가 구조물의 자유 에지와 비교되기 위해서는, 먼저 그것이 전체 모델 상의 자유 에지인지부터 확인해야만 한다. 이를 위해서는 확인하고자 하는 부분과 교차하거나 접하는 모든 요소들을 화면에 같이 표시해 놓고 확인해야 하나, 모델이 복잡해지고 규모가 커지면서 어느 요소들을 화면에 표시해야 할지를 파악하기란 쉽지 않다. 그렇다고 전체 모델을 화면에 표시해 놓고 자유 에지를 확인하는 경우에는, 너무 많은 선이 화면에 도시되기 때문에 잘못된 부분을 확인하기가 쉽지 않을뿐더러, 발견되더라도 그 부분이 전체 모델의 어느 부분에 해 당되는지 확인하기가 쉽지 않다.Thus, in order for any free edge to be compared with the free edge of the structure, it must first be checked whether it is a free edge on the entire model. To do this, all the elements that intersect or come into contact with the part to be checked must be displayed on the screen and checked, but as the model becomes more complicated and larger, it is difficult to know which elements to display on the screen. However, if you display the entire model on the screen and check the free edges, it is not easy to see what is wrong because too many lines are shown on the screen, and even if found, the part of the model that is covered Not easy to do

도 2a는 두 평면에 놓인 교차하는 요소들의 자유 에지를 예시한 것이고, 도 2b는 하나의 평면 내 요소만을 화면에 표시한 후 자유 에지를 예시한 것이다.2A illustrates free edges of intersecting elements lying in two planes, and FIG. 2B illustrates free edges after displaying only one in-plane element on the screen.

도 2a에서는 자유 에지로 표시되지 않은 변이 도 2b에서는 자유 에지로 표시되고 있다. 실제로 이 에지는 전체 모델상의 자유 에지가 아닌데도 불구하고, 화면에 그 요소들만 표시하였기 때문에 자유 에지로 표시되는 것이다. 즉, 자유 에지를 이용한 오류 분석 방법은, 그것을 어떻게 사용하느냐에 따라 유한요소모델이 모델 대상이 되는 구조와 일치하게 모델링되었는지를 제대로 판단하지 못할 수 있다.In FIG. 2A, a side not shown as a free edge is shown as a free edge in FIG. 2B. In fact, this edge is displayed as a free edge because it only displays its elements on the screen, even though it is not a free edge on the entire model. That is, the error analysis method using the free edge may not properly determine whether the finite element model is modeled according to the structure to be modeled according to how it is used.

두 번째 문제점으로는, 두 다른 평면에 존재하는 쉘 요소가 교차할 경우 그 교차점에서 쉘 요소들끼리 정확히 절점이 일치해야 하지만, 실제로 일치하지 않는 오류를 범하는 경우가 많다는 점이다. 이는, 사용자가 편의상 한 평면만을 화면에 표시해 놓고 모델링을 하는 경우가 많기 때문에 이와 교차하는 평면에 존재하는 요소를 미처 고려하지 못하기 때문이다.The second problem is that when the shell elements in two different planes intersect, the nodes must exactly match the nodes at the intersection, but in many cases there is a real mismatch. This is because the user often models only one plane on the screen for convenience and does not consider elements existing in the plane intersecting with the plane.

이를 찾기 위해서는 교차하는 모든 평면에 존재하는 요소들을 화면에 표시해 놓고 일일이 육안으로 확인해야만 하는 번거로움이 있다. 또는, 자유 에지를 보이게 하는 기능을 사용하기도 하지만 이 기능으로는 그 오류를 발견할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 두 개의 평면에 존재하는 요소들끼리 정확히 그 에지들이 일치하지 않더라도, 하나의 평면 내에 존재하는 요소들끼리 절점이 일치한다면, 이는 자유 에지가 아니기 때문이다.In order to find this, it is troublesome to display the elements existing in all intersecting planes and check them with the naked eye. Alternatively, you can use the ability to show free edges, but this feature does not allow you to spot the error. That is, even if the elements in the two planes do not exactly coincide in their edges, but if the nodes in the elements in one plane coincide, this is not a free edge.

도 3a 내지 도 3d는, 이와 같은 두 개의 평면 내의 요소들간의 절점 불일치에 대한 자유 에지를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.3A to 3D are diagrams for exemplarily illustrating free edges for node mismatch between elements in these two planes.

도 3a와 도 3b는 각각의 평면 내의 요소들간에 모든 절점이 잘 일치하고 있는 경우를 예시한 것이다. 도 3a는, 예컨대 YZ 평면 내의 요소들간의 절점 일치를 예시한 것이고, 도 3b는, 예컨대 XZ 평면 내의 요소들간의 절점 일치를 예시한 것이다.3A and 3B illustrate the case where all nodes coincide well between elements in each plane. FIG. 3A illustrates node matching between elements in the YZ plane, for example, and FIG. 3B illustrates node matching between elements in the XZ plane, for example.

반면, 도 3c와 같이 서로 다른 평면 내의 요소들간에는 에지가 서로 공유되고 있지 못하지만, 자유 에지를 도시하는 것만으로는 도 3d와 같이 그 오류를 발견할 수 없음을 알 수 있다.On the other hand, although the edges are not shared between elements in different planes as shown in FIG. 3C, it can be seen that the error cannot be found as shown in FIG. 3D only by showing the free edges.

종래의 자유 에지를 이용한 오류 분석 방법의 세 번째 문제점으로는, 쉘 요소의 에지와 보 요소가 일치하지 않을 경우에 이 오류 역시 자유 에지를 보여 주는 것만으로는 발견될 수 없다는 것이다.The third problem of the conventional error analysis method using free edge is that if the edge of the shell element and the beam element do not coincide, this error cannot be detected by showing only the free edge.

도 4a는 유한요소모델을 예시한 것이고, 도 4b는 도 4a의 유한요소모델에서 보 요소와 쉘 요소의 에지의 불일치 부분을 확대하여 나타낸 것이다. 그리고 도 4c는 도 4a의 유한요소모델에 대한 자유 에지 결과물을 예시적으로 나타낸 것이다.FIG. 4A illustrates a finite element model, and FIG. 4B shows an enlarged disparity between edges of beam elements and shell elements in the finite element model of FIG. 4A. 4C shows free edge results for the finite element model of FIG. 4A.

도 4b에 예시한 바와 같이, 굵은 박스형 점선내의 보 요소가 쉘 요소의 에지와 일치하지 않음에도 불구하고, 도 4c와 같이 그 오류가 발견되지 않음을 알 수 있다. 이는, 쉘 요소의 에지와의 일치 여부와는 상관없이, 보 요소도 하나의 자유 에지로 인식되기 때문이다.As illustrated in FIG. 4B, although the beam element in the thick box-shaped dotted line does not coincide with the edge of the shell element, it can be seen that the error is not found as in FIG. 4C. This is because the beam element is also recognized as one free edge, regardless of whether it matches the edge of the shell element.

이에 본 발명은, 유한요소모델의 쉘 요소의 에지를 유한요소모델 전체의 다 른 요소들과의 상관관계에 따라 각기 구분되게 표시함으로써, 유한요소모델의 오류를 용이하게 파악할 수 있게 하는 유한요소모델 표시 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention, by displaying the edge of the shell element of the finite element model according to the correlation with the other elements of the entire finite element model, respectively, so that the error of the finite element model can be easily identified It is intended to provide a display method.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 쉘 요소와 보 요소로 구성된 유한요소모델에서 상기 쉘 요소의 에지 정보를 상기 유한요소모델의 다른 요소들 간의 상관관계에 따라 구분하여 저장하는 과정과, 상기 저장되는 쉘 요소의 에지 정보를 포함하는 유한요소모델을 상기 상관관계에 따라 구분하여 표시하는 과정을 포함하되, 상기 쉘 요소의 에지 정보는, 각기 상이한 색상으로 구분되어 표시되며, 자유 에지, 교차 에지, 보 요소 부착 에지, 보 요소 부착 교차 에지 중 적어도 둘 이상의 에지의 종류 정보를 사용하여 상기 유한요소모델을 표시하는 유한요소모델 표시 방법을 제공할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a process of classifying and storing edge information of the shell element according to the correlation between the other elements of the finite element model in a finite element model consisting of a shell element and a beam element And classifying and displaying a finite element model including edge information of the stored shell element according to the correlation, wherein the edge information of the shell element is displayed in different colors and is displayed as free edges. A finite element model display method for displaying the finite element model using at least two types of at least two edges among a cross edge, a beam element attachment edge, and a beam element attachment intersection edge may be provided.

본 발명에 의하면, 유한요소모델의 쉘 요소의 에지를 유한요소모델 전체의 다른 요소들과의 상관관계에 따라 각기 구분되게 표시함으로써, 설계자로 하여금 유한요소모델의 오류를 용이하게 파악할 수 있게 하여 유한요소모델 표시에 있어 정확성과 편의성을 극대화할 수 있다.According to the present invention, the edges of shell elements of the finite element model are separately displayed according to correlations with other elements of the entire finite element model, thereby enabling the designer to easily identify the error of the finite element model. It is possible to maximize accuracy and convenience in displaying the element model.

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 생략할 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, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of the present invention. 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 thereof 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 발명의 구체적인 핵심 기술요지를 살펴보면, 유한요소모델의 오류를 용이하게 파악할 수 있도록 유한요소모델의 쉘 요소의 에지를 유한요소모델 전체의 다른 요소들과의 상관관계에 따라 각기 구분되게 표시한다는 것으로, 보다 구체적으로는 설계자의 화면상에 표시되는 쉘 요소의 에지를 종류별로 각기 상이한 색상으로 표현한다는 것이다. 이는, 통상의 2차원 도면이 부재들의 교차선으로 그려진다는 점에 착안한 것으로, 각 에지를 구분하기 위한 에지의 종류는 다음 [표 1]과 같이 예시될 수 있다.Looking at the specific core technical gist of the present invention, the edge of the shell element of the finite element model is displayed separately according to the correlation with the other elements of the entire finite element model in order to easily identify the error of the finite element model More specifically, the edges of shell elements displayed on the designer's screen are expressed in different colors for each type. This is focused on the fact that a typical two-dimensional drawing is drawn by the intersection of the members, and the type of the edge for distinguishing each edge may be illustrated in the following [Table 1].

에지 종류Edge type 설명Explanation 자유 에지Free edge 다른 쉘 요소나 보 요소와 공유되지 않는 쉘 요소의 에지 Edges of shell elements that are not shared with other shell elements or beam elements 교차 에지Cross edge 두 쉘 요소가 어느 정도의 각도를 가지고 교차하는 에지 Edge where two shell elements intersect at an angle 보 요소 부착 에지Beam element attachment edge 보 요소와 일치되는 쉘 요소의 에지 Edge of shell element that matches beam element 보 요소 부착 교차 에지Beam Element Attach Intersection Edge 두 쉘 요소가 어느 정도의 각도를 가지고 교차하면서 동시에 보 요소와 일치하는 에지 Edge where two shell elements intersect at an angle and coincide with the beam element at the same time

본 발명에 따른 유한요소모델 표시 방법을 적용할 경우, 상기 [표 1]의 네 가지 종류의 에지에 대해서만 각기 상이한 색상으로 지정하여 표시하고, 그 밖의 에지는 별도로 표시하지 않는다.When the finite element model display method according to the present invention is applied, only four types of edges of [Table 1] are designated and displayed in different colors, and other edges are not separately displayed.

화면에 표시되는 쉘 요소의 에지에 대해서만 도시하지만 에지의 종류는 유한요소모델 전체에 속한 다른 모든 요소들과의 관계를 고려해 판단한다. 화면에 표시되는 에지는 실제 설계 도면과 거의 동일하게 표현되기 때문에, 도면과 비교하거나 설계자가 구조에 대한 이해가 충분할 경우 쉽게 오류를 발견할 수 있게 된다. 특히, 에지가 서로 일치되어야 하지만 그렇지 않은 오류를 범한 경우, 선이 보이지 않거나 끊어져 보이게 된다. 이는 설계 도면에서 표현되는 것과 다르게 보이기 때문에 설계자가 쉽게 차이점을 발견할 수 있으며, 이를 통해 쉘 요소와 보 요소로 구성된 유한요소모델의 오류를 설계자가 용이하게 파악할 수 있게 된다.Although only the edges of shell elements displayed on the screen are shown, the type of edge is determined by considering the relationship with all other elements in the entire finite element model. Since the edges displayed on the screen are almost identical to the actual design drawings, errors can be easily detected when compared to the drawings or when the designer has sufficient understanding of the structure. In particular, if the edges must coincide with each other but make an error that does not, the lines will not be visible or broken. This is different from what is shown in the design drawing, so the designer can easily find the difference, and this makes it easy for the designer to identify the error of the finite element model composed of the shell element and the beam element.

본 발명은, 선박과 같이 보강재가 붙은 평판으로 이루어진 구조 모델의 오류를 파악하는데 특히 유용하다.The present invention is particularly useful for grasping errors in structural models made of flat plates with reinforcements such as ships.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 교차 에지와 자유 에지를 표현한 예시도이다.5A and 5B are exemplary views representing crossing edges and free edges according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5a는 두 개의 평면상에 놓인 쉘 요소들에 대한 교차 에지 와 자유 에지를 도시한 것으로, 점선으로 표시된 부분이 교차 에지이고, 실선으로 표시된 부분이 자유 에지이다. 이때, 본 실시예에서는 도면상의 구분을 위해 실선 또는 점선으로 표기한 것이지, 실제 화면에 표시되는 유한요소모델의 교차 에지와 자유 에지는 서로 다른 색상으로 구분되는 것을 특징으로 한다. 예컨대, 교차 에지를 제 1 색상(예를 들면, 자주색)으로, 자유 에지를 제 2 색상(예를 들면, 녹색)으로 각각 구분 되게 표시할 수 있을 것이다.Fig. 5A shows the free edges and the cross edges for the shell elements lying on two planes, the part indicated by the dashed line and the part indicated by the solid line. At this time, in the present embodiment it is represented by a solid line or a dotted line for the distinction on the drawing, characterized in that the intersection edge and the free edge of the finite element model displayed on the actual screen is distinguished by different colors. For example, the crossing edges may be displayed in a first color (for example, purple) and the free edges in a second color (for example, green).

도 5b는 같은 모델에 대해 하나의 평면상에 놓인 쉘 요소들만 화면에 표시하고, 이에 대한 교차 에지와 자유 에지를 도시한 것으로, 마찬가지로 점선으로 표시된 부분이 교차 에지이고, 실선으로 표시된 부분이 자유 에지이며, 앞서 기술한 것과 같이 서로 다른 색상으로 구분될 수 있다.Fig. 5B shows only the shell elements lying on one plane for the same model on the screen, showing the crossing edges and the free edges, likewise the dotted line is the cross edge and the solid line is the free edge As described above, they may be distinguished by different colors.

화면에 표시되는 쉘 요소의 에지에 대해서만 그 종류를 구분하지만, 에지의 종류에 대한 판단은 각 요소와 연결된, 화면에 보이지 않는 다른 요소들과의 관계를 고려해 판단한다. 이 때문에 설계자는 각 평면별로 요소를 그룹핑 해놓고 차례대로 체크하면 된다. 앞에서 설명한 자유 에지를 이용한 오류 발견 방법처럼 하나의 평면에 놓인 쉘 요소를 체크할 때, 본 실시예에서는 이와 연결된 다른 평면의 요소들을 화면에 모두 표시해 놓은 상태로 체크할 필요가 없다. 즉, 화면상에 특정 부분만을 표시해 놓더라도 그것이 표현하는 구조를 제대로 모델링하였는지 쉽게 판단할 수 있다.The type is distinguished only for the edges of shell elements displayed on the screen, but the type of the edge is determined by considering the relationship with other elements connected to each element and not visible on the screen. For this reason, designers can group elements by each plane and check them in order. When checking a shell element placed in one plane as in the error detection method using the free edge described above, in this embodiment, it is not necessary to check all the elements of the other plane connected to it on the screen. That is, even if only a specific part is displayed on the screen, it is easy to determine whether the model is properly modeled.

도 6a 및 도 6b는 두 평면 내의 요소들 간의 노드 불일치와 보 요소 부착 에지의 노드 불일치를 설명하는 예시도로서, 도 6b의 가는 점선으로 표시된 부분이 교차 에지이고, 실선으로 표시된 부분이 보 요소 부착 에지이다. 이때, 본 실시예에서는 도면상의 구분을 위해 실선 또는 점선으로 표기한 것이지, 실제 화면에 표시되는 유한요소모델의 교차 에지와 보 요소 부착 에지는 서로 다른 색상으로 구분되는 것을 특징으로 한다. 예컨대, 교차 에지를 제 1 색상(예를 들면, 보라색)으로, 보 요소 부착 에지를 제 2 색상(예를 들면, 파란색)으로 각각 구분되게 표시할 수 있을 것이다.6A and 6B illustrate an example of node mismatch between the elements in two planes and node mismatch of the beam element attachment edge, in which the thin dotted line in FIG. 6B is the cross edge and the solid line is the beam element attachment. Edge. At this time, in the present embodiment it is represented by a solid line or a dotted line for the distinction on the drawing, the intersection edge and the beam element attachment edge of the finite element model displayed on the actual screen is characterized by different colors. For example, the crossing edges may be distinguished in a first color (eg purple) and the beam element attachment edges in a second color (eg blue).

도 6b에서 알 수 있듯이, 교차되는 두 평면 내 요소들이 서로 불일치되는 경우에는, 도 6b의 굵은 타원형 점선과 같이 해당 영역이 마치 중간에 끊어진 것처럼 교차 에지로 보여지지 않기 때문에, 설계자 입장에서는 도면이나 구조에 대한 이해를 바탕으로 유한요소모델의 오류를 용이하게 파악할 수 있게 된다. 즉, 종래의 도 3d와 같은 화면 속 요소에 대해 자유 에지를 표시하는 방식만으로는 유한요소모델의 오류를 인지시킬 수 없으나, 본 실시예와 같이 교차 에지와 부착 에지를 구분하여 표시하는 경우에는 유한요소모델의 오류를 용이하게 설계자에게 인지시킬 수 있을 것이다.As can be seen in FIG. 6B, when the elements in the two intersecting planes are inconsistent with each other, as shown by the thick oval dotted line in FIG. 6B, the area is not viewed as an intersecting edge as if broken in the middle. Based on the understanding of the error, the error of the finite element model can be easily identified. That is, the error of the finite element model cannot be recognized only by displaying the free edge of the elements in the screen as shown in FIG. 3d in the related art. Errors in the model can be easily noticed to the designer.

한편, 도 7a 내지 도 7c는 같은 예제에서 보 요소와 쉘 요소간의 노드 불일치를 설명하는 예시도로서, 도 7b는 도 7a의 유한요소모델에서 보 요소와 쉘 요소의 불일치 부분을 확대하여 나타낸 것이며, 도 7c의 가는 점선으로 표시된 부분이 교차 에지이고, 실선으로 표시된 부분이 보 요소 부착 에지이다.7A to 7C are diagrams illustrating node mismatches between beam elements and shell elements in the same example, and FIG. 7B is an enlarged view of mismatches between beam elements and shell elements in the finite element model of FIG. 7A. The portion indicated by the thin dotted line in FIG. 7C is the cross edge and the portion indicated by the solid line is the beam element attachment edge.

도 7b의 점선 박스 내와 같이, 보 요소와 일치하지 않는 쉘 요소의 에지는 위의 네 가지로 구분된 에지의 종류, 즉 자유 에지, 교차 에지, 보 요소 부착 에지, 보 요소 부착 교차 에지 중 어느 경우에도 해당되지 않기 때문에, 도 7c의 굵은 박스내 부분과 같이 아무 선으로도 표시되지 않는다. 이로 인해, 실제 설계 도면과 다르게 화면상에 표시되어 설계자 입장에서 유한요소모델의 오류를 용이하게 파악할 수 있게 된다. 즉, 종래의 도 4b 및 도 4c와 같이, 보 요소와 쉘 요소의 에지가 불일치하더라도 화면 속 요소에 대해 자유 에지를 표시하는 방식만으로는 유한요소모델의 오류를 인지시킬 수 없으나, 본 실시예와 같이 교차 에지와 부착 에지를 구분하여 표시하는 경우에는 유한요소모델의 오류를 용이하게 설계자에게 인지시킬 수 있을 것이다.As in the dotted box in FIG. 7B, the edge of the shell element that does not match the beam element is any of the four types of edges defined above: free edge, cross edge, beam element attachment edge, beam element attachment intersection edge. In this case, it is not indicated by any line as shown in the thick box in FIG. 7C. As a result, it is displayed on the screen differently from the actual design drawing so that the error of the finite element model can be easily identified from the designer's point of view. That is, although the edges of the beam element and the shell element are inconsistent as in FIGS. 4B and 4C, the error of the finite element model cannot be recognized only by displaying the free edges for the elements in the screen. In the case of distinguishing and displaying the intersection edge and the attachment edge, the error of the finite element model can be easily recognized by the designer.

도 8은 본 실시예에 따라 유한요소모델의 오류를 용이하게 설계자에게 인지시킬 수 있도록 유한요소모델 전체의 각 요소들간의 상관관계에 따라 구분되어 표시되는 유한요소모델의 표시 동작을 수행하는 컴퓨터 시스템의 개략적인 블록 구성도로서, 유한요소모델 선택부(100), 쉘 요소 에지 구분 수행부(102), 저장부(104) 및 표시부(106)를 포함한다.FIG. 8 is a computer system for performing a display operation of a finite element model displayed according to a correlation between elements of the entire finite element model so that a designer may easily recognize an error of the finite element model according to the present embodiment. A schematic block diagram of the circuit diagram includes a finite element model selecting unit 100, a shell element edge discrimination performing unit 102, a storage unit 104, and a display unit 106.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명을 수행하는 컴퓨터 시스템은 유한요소모델 생성 중이나 생성 후에 유한요소 전처리기에서 사용될 수 있도록 구성되어 있다. 먼저, 검증하고자 하는 유한요소모델의 한 부분을 선택하여 화면에 표시하게 하는 유한요소모델 선택부(100)와, 본 발명에 따른 구분방법에 따라 선택된 부분의 쉘 요소에 대해 유한요소모델 전체의 다른 요소들과의 상관관계를 하나하나 분석하여 분류하는 쉘 요소 에지 구분 수행부(102)와, 본 발명에 따라 구분된 에지의 종류 정보를 저장하는 저장부(104)와, 구분된 쉘 요소의 에지 정보를 컴퓨터 그래픽을 통해 표시하는 표시부(106)를 포함한다.As shown in FIG. 8, the computer system for implementing the present invention is configured to be used in the finite element preprocessor during or after the finite element model generation. First, the finite element model selection unit 100 selects a portion of the finite element model to be verified and displays it on the screen, and the other finite element model is different for the shell element of the selected portion according to the classification method according to the present invention. Shell element edge classification unit 102 for analyzing and classifying correlations with elements one by one, storage unit 104 storing type information of edges classified according to the present invention, and edges of separated shell elements And a display unit 106 for displaying the information via computer graphics.

도 9는 실제 탱커선의 중앙부의 전체 유한요소모델을 예시한 것이고, 도 10은 본 실시예에 따른 유한요소모델 표시 방법이 적용된 도 9의 탱커선의 웹 섹션(web section - section view)의 유한요소모델과 셀 에지 체크 결과를 예시한 것이다. 도 10의 우측에 도시된 쉘 에지 체크 결과에서 알 수 있듯이, 본 실시예를 통해, 예컨대 자유 에지와 교차 에지, 그리고 보 요소 부착 에지가 각각 구분되도록 쉘 에지 체크 결과의 선을 세 가지 종류로 구분하여 표시할 수 있다. 이때, 쉘 에지 체크 결과는, 선의 종류를 구분하여 표시하는 것에 국한되지 않고 상술한 바와 같이 각각의 에지 성분들을 서로 다른 색상으로 구분하여 표시할 수도 있다.FIG. 9 illustrates an entire finite element model of a central portion of an actual tanker ship, and FIG. 10 is a finite element model of a web section (section view) of the tanker ship of FIG. 9 to which the finite element model display method according to the present embodiment is applied. And cell edge check results are illustrated. As can be seen from the shell edge check result shown on the right side of FIG. 10, through this embodiment, the lines of the shell edge check result are divided into three types such that the free edge, the cross edge, and the beam element attachment edge are respectively distinguished. Can be displayed. In this case, the result of the shell edge check is not limited to displaying the type of the line and may display each of the edge components in different colors as described above.

또한, 도 11은 본 실시예에 따른 유한요소모델 표시 방법이 적용된 도 9의 탱커선의 스트링거(stringer - plan view)의 유한요소모델과 셀 에지 체크 결과를 예시한 것이다. 상술한 바와 마찬가지로, 도 11의 쉘 에지 체크 결과를 통해 각각의 에지 성분들이 각기 상이한 형태 또는 색상으로 구분되어 표시됨을 알 수 있다.FIG. 11 illustrates a finite element model and a cell edge check result of a stringer-plan view of the tanker ship of FIG. 9 to which the finite element model display method according to the present embodiment is applied. As described above, the shell edge check result of FIG. 11 shows that each edge component is displayed in different shapes or colors.

도 10 및 도 11에서 보이는 에지들은 도면에서 표시되는 선들과 거의 일치하기 때문에, 도면과 비교를 통해서나 설계자의 구조에 대한 이해를 바탕으로 문제가 있는 부분은 쉽게 발견될 수 있다.Since the edges shown in FIGS. 10 and 11 almost coincide with the lines indicated in the drawings, the problematic parts can be easily found through comparison with the drawings or based on the designer's understanding of the structure.

이상, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 기술하였으나 본 발명은 이러한 실시예에 국한되는 것은 아니며, 후술하는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주 내에서 당업자로부터 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims below.

도 1a 및 도 1b는 종래의 유한요소모델 표시 방법에서 쉘 요소의 에지와 보 요소간의 불일치를 설명하기 위한 예시도,1A and 1B are exemplary views for explaining inconsistencies between edges of beam elements and beam elements in a conventional finite element model display method.

도 2a 및 도 2b는 종래의 유한요소모델 표시 방법에서 자유 에지를 예시한 도면,2A and 2B are views illustrating free edges in the conventional finite element model display method;

도 3a 내지 도 3d는 종래의 유한요소모델 표시 방법에서 두 평면내의 요소간의 절점 불일치에 대한 자유 에지를 설명하기 위한 예시도,3A to 3D are exemplary views for explaining free edges of node inconsistencies between elements in two planes in the conventional finite element model display method.

도 4a 내지 도 4c는 종래의 유한요소모델 표시 방법에서 보 요소와 쉘 요소의 에지 불일치를 설명하기 위한 예시도,4A to 4C are exemplary views for explaining edge mismatches between beam elements and shell elements in a conventional finite element model display method.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유한요소모델 표시 방법에서 교차 에지와 자유 에지를 설명하기 위한 예시도,5A and 5B are exemplary views for explaining the crossing edge and the free edge in the finite element model display method according to the preferred embodiment of the present invention;

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유한요소모델 표시 방법에서 두 평면내의 요소간의 노드 불일치를 설명하기 위한 예시도,6A and 6B are exemplary views for explaining node inconsistency between elements in two planes in the finite element model display method according to the preferred embodiment of the present invention;

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유한요소모델 표시 방법에서 보 요소와 쉘 요소의 에지 불일치를 설명하기 위한 예시도,7a to 7c are exemplary views for explaining the edge mismatch between the beam element and the shell element in the finite element model display method according to a preferred embodiment of the present invention,

도 8은 본 발명에 따른 유한요소모델 표시 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 시스템의 개략적인 구성 블록도,8 is a schematic structural block diagram of a computer system for executing a method for displaying a finite element model according to the present invention;

도 9는 탱커선의 중앙부의 전체 유한요소모델 예시도,9 is an exemplary view of the entire finite element model of the central portion of the tanker ship,

도 10은 본 발명에 따른 유한요소모델 표시 방법이 적용된 도 9의 웹 섹션(web section)의 유한요소모델과 셀 에지 체크 결과 예시도,10 is a view illustrating a finite element model and a cell edge check result of a web section of FIG. 9 to which a finite element model display method according to the present invention is applied;

도 11은 본 발명에 따른 유한요소모델 표시 방법이 적용된 도 9의 스트링거(stringer)의 유한요소모델과 셀 에지 체크 결과 예시도.11 is a view illustrating a finite element model and cell edge check results of the stringer of FIG. 9 to which the finite element model display method according to the present invention is applied.

Claims

delete

In the finite element model consisting of shell elements and beam elements, storing edge information of the shell elements according to correlations between other elements of the finite element model and storing the edge information;

And classifying and displaying the finite element model including edge information of the stored shell element according to the correlation.

Edge information of the shell element,

Each finite element model is displayed by being distinguished by different colors and using the type information of at least two edges among free edge, intersection edge, beam element attachment edge, and beam element attachment intersection edge.

How to display a finite element model.

The method of claim 3, wherein

And the free edge is an edge which is not shared with other shell elements or other beam elements.

The method of claim 3, wherein

And the crossing edges are edges at which at least two shell elements are shared at a predetermined angle.

The method of claim 3, wherein

And the beam element attaching edge is an edge coinciding with the beam element.

The method of claim 3, wherein

And the beam element attachment intersection edge is an edge coincident with the beam element while at least two shell elements intersect within a preset angle range.