KR102533851B1 - 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 위성 구조체의 강도 해석 과정을 자동화하는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것에 관한 것이다.

Description

위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템 및 그 방법 {Strength analysis system and method for satellite structure}
본 발명은 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위성 구조체의 강도 해석 과정을 자동화하고, 강도 해석 결과를 용이 식별을 위해 시각화하여 생성할 수 있는 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법은 CAE(Computer Aided Engineering) 프로그램을 통한 구조 해석 결과를 이용하여, 이 중 강도 해석에 필요한 데이터만을 추출하고, 별도의 계산용 스프레드 시트에 추출 데이터를 입력하여 강도 해석(강도 계산)을 수행하였다. 이 경우, 고용량 데이터 처리에 따른 속도 저하 및 용이한 관리가 불가능할 뿐 아니라, 가장 큰 문제로는, 작업자가 일일이 데이터를 추출 및 입력함으로써, 인적 오류 가능성이 매우 높은 단점이 있다. 뿐만 아니라, 작업자의 역량에 따른 강도 해석 결과 신뢰도가 상이할 수 있기 때문에, 강도 해석 결과 자체의 신뢰도 역시 낮아지는 문제점이 있다.
이와 관련해서, 국내 공개 특허 제10-2018-0130944호("복합재 기계적 체결부 강도 해석 시스템 및 그 방법")에서는 복합 소재를 이용한 구조물의 주요 형상 및 소재 그리고 체결 방식에 따른 시험 평가 데이터베이스를 바탕으로 구조 강도 해석을 수행하는 방법을 개시하고 있다.
한국공개특허 제10-2018-0130944호(공개일자 2018.12.10.)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 위성 구조체의 강도 해석 과정을 자동화하여, 객관적 신뢰성을 향상시킬 수 있는 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템은, 기저장된 유한 요소 해석 방법을 적용하여, 강도 해석을 수행하고자 하는 위성 구조체의 3D 모델링을 수행하는 전처리부(100), 상기 전처리부(100)로부터 3D 모델링 수행에 따른 내부 하중 생성 결과를 전달받아, 기설정된 강도 해석에 요구되는 내부 하중 생성 결과를 추출하여, 데이터 변환을 수행하는 변환부(200), 기저장된 강도 해석 프로그램에 상기 변환부(200)에 의해 변환한 내부 하중 데이터를 적용하여, 위성 구조체의 강도 해석을 수행하는 후처리부(300) 및 상기 후처리부(300)에 의한 강도 해석 결과를 분석하여, 기설정된 양식을 기반으로 강도 해석 결과 보고서를 생성하는 결과 분석부(400)를 포함하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 전처리부(100)는 외부로부터 위성 구조체에 대한 기설정된 그룹 정보별 해석 정보를 입력받아, 이를 정의하여 강도 해석을 수행하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 전처리부(100)는 상기 그룹 정보로 메탈 패널(PANEL_METAL), 복합재 패널(PANEL_CFRP), 조인트(JOINT), 브라켓(LINK) 및 러그(LUG)를 설정하며, 각각의 그룹에 대한 고유 이름, 고유 번호, 페이스 시트 종류, 코어 종류, 부싱 종류, 볼트 종류, 볼트 체결 방식 및 안전 계수를 포함하는 상기 해석 정보를 입력받는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 후처리부(300)는 상기 변환부(200)에 의해 변환한 내부 하중 데이터와 함께 상기 전처리부(100)를 통해서 입력되는 각 그룹 정보별 해석 정보를 적용하여, 위성 구조체의 강도 해석을 수행하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 결과 분석부(400)는 상기 후처리부(300)에 의한 강도 해석 결과를 분석하여, 구조 강도 여유 계수(M.S., Margin of Safety)를 산출하고, 산출한 구조 강도 여유 계수를 이용하여 컨투어(Contour) 타입 또는, 테이블(Table) 타입으로 가시화 데이터를 생성하여, 외부로 제공하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 결과 분석부(400)는 외부로 제공한 상기 가시화 데이터의 검토 결과를 입력받아, 이를 반영하여 기설정된 양식을 기반으로 강도 해석 결과 보고서를 생성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법은, 컴퓨터로 구현되는 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템에 의해 각 단계가 수행되는 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법에 있어서, 전처리부에서, 강도 해석을 수행하고자 하는 위성 구조체에 대한 기설정된 그룹 정보별 해석 정보를 입력받는 입력 단계(S100), 전처리부에서, 기저장된 유한 요소 해석 방법에 대해 상기 입력 단계(S100)에 의해 입력된 각 그룹 정보별 해석 정보를 정의하여, 위성 구조의 3D 모델링을 수행하고, 이에 따른 내부 하중 생성 결과를 정의하는 수행 단계(S200), 변환부에서, 상기 수행 단계(S200)에 따른 정의된 내부 하중 생성 결과를 전달받아, 기설정된 강도 해석에 요구되는 내부 하중 생성 결과를 추출하여, 데이터 변환하는 변환 단계(S300), 후처리부에서, 기저장된 강도 해석 프로그램에 상기 변환 단계(S300)에 의해 변환한 내부 하중 데이터, 상기 입력 단계(S100)에 의해 입력된 각 그룹 정보 별 해석 정보를 적용하여, 위성 구조체의 강도 해석을 수행하는 강도 해석 단계(S400), 결과 분석부에서, 상기 강도 해석 단계(S400)에 의한 강도 해석 결과를 분석하여, 구조 강도 여유 계수(M.S., Margin of Safety)를 산출하고, 산출한 구조 강도 여유 계수를 이용하여 가시화 데이터를 생성하는 가시화 단계(S500) 및 결과 분석부에서, 상기 가시화 단계(S500)에 의한 상기 가시화 데이터를 외부로 제공하고, 이에 대한 검토 결과를 입력받아, 이를 반영하여 기설정된 양식을 기반으로 강도 해석 결과 보고서를 생성하는, 보고서 생성 단계(S600)를 포함하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 입력 단계(S100)는 상기 그룹 정보로 설정된 메탈 패널(PANEL_METAL), 복합재 패널(PANET_CFRP), 조인트(JOINT), 브라켓(LINK) 및 러그(LUG)에 대해, 각 그룹에 대한 고유 이름, 고유 번호, 페이스 시트 종류, 코어 종류, , 부싱 종류, 볼트 종류, 볼트 체결 방식 및 안전 계수를 포함하는 상기 해석 정보를 입력받는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 가시화 단계(S500)는 산출한 구조 강도 여유 계수를 이용하여 컨투어(Contour) 타입 또는, 테이블(Table) 타입으로 상기 가시화 데이터를 생성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면,위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템 및 그 방법은 위성 구조체의 강도 해석 과정을 자동화하고, 강도 해석 결과를 용이 식별을 위해 시각화하여 생성함으로써, 인적 오류를 최소화하여 강도 해석 결과의 신뢰성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 초도 위성 구조체 해석의 기존 해석 방안으로 활용시, 30MM 투입 대비 5MM로 절감 할 수 있는 장점이 있다.
더불어, 기존 텍스트 형식의 결과 분석에서, 소프트웨어를 통한 시각적 검토가 가능하여 엔지니어 및 고객의 업무 신뢰성/만족도를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 자동화 처리에 의한 업무 표준화로 인하여 작업자 간 업무 편차를 최소화할 수 있어, 신속하면서도 정확한 강도 해석 결과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템을 나타낸 구성 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템 및 그 방법에 의한, 기설정된 그룹 정보에 대한 해석 정보를 입력할 수 있는 GUI 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템 및 그 방법에 의한, 강도 해석 결과를 가시화한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법을 나타낸 순서 예시도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템 및 그 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
더불어, 시스템은 필요한 기능을 수행하기 위하여 조직화되고 규칙적으로 상호 작용하는 장치, 기구 및 수단 등을 포함하는 구성 요소들의 집합을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템 및 그 방법은, 설계-해석 통합 솔루션인 Altair Hyperworks 환경 내에서 구동할 수 있도록 개발되어 있으며, 전처리와 후처리 과정을 자동화 프로그램을 이용하여 위성 구조체의 강도 평가를 수행하게 된다.
이러한 위성 구조체는 패널 구조물, 연결 구조물 및 체결부로 구성되어 있으며, 각 구조물의 식별된 강도 평가 수식에 의해 구도 강도를 평가하게 된다.
상술한 바와 같이, 종래에는, 작업자가 일일이 구조 해석 결과 중 강도 해석에 적용되는 데이터를 추출하고, 이를 입력하여 강도 해석이 이루어졌기 때문에, 작업자 개개인의 능력과 필연적으로 발생하게 되는 인적 오류로 인해, 강도 해석 결과에 대한 신뢰도가 낮은 문제점이 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템 및 그 방법은, 이러한 문제점을 해소하기 위하여, Altair Hyperworks 환경 내에서 FE Model(BDF)와 Nastrn Solver 결과 파일을 전처리/후처리 자동화 프로그램을 이용하여 위성 구조체의 강도 평가를 수행하게 된다. 이를 통해서, 인적 오류를 최소화할 수 있으며, 작업자 개개인의 능력과 무관하게 표준화된 시스템을 통해서 업무 편차를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템을 나타낸 예시도로서, 도 1을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 전처리부(100), 변환부(200), 후처리부(300) 및 결과 분석부(400)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 각 구성들은 컴퓨터를 포함하는 다수 개의 연산처리수단에 각각 구비되거나, 하나의 연산처리수단에 구비되어, 동작을 수행하는 것이 바람직하다.
각 구성에 대해서 자세히 알아보자면,
상기 전처리부(100)는 미리 저장된 유한 요소 해석 방법(NASTRAN)을 적용하여, 강도 해석을 수행하고자 하는 위성 구조체의 3D 모델링을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 전처리부(100)는 3D 모델링을 텍스트로 데이터한 파일인 BDF 파일을 이용하여, 내부 하중을 생성하는 범용 프로그램인 NASTRAN에 적용하여, 그 결과물로 '내부 하중 결과'인 OP2파일이 출력되게 된다.
이 때, 상기 전처리부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 외부 작업자로부터 위성 구조체에 대한 미리 설정된 그룹 정보별 해석 정보를 입력받아, 이를 정의하여 강도 해석을 수행하는 것이 바람직하다. 미리 설정된 그룹 정보로는 메탈 패널(PANEL_METAL), 복합재 패널(PANEL_CFRP), 조인트(JOINT), 브라켓(LINK) 및 러그(LUG)를 설정하며, 각각의 그룹에 대한 고유 이름, 고유 번호, 페이스 시트 종류, 코어 종류, 부싱 종류, 볼트 종류, 볼트 체결 방식 및 안전 계수를 포함하는 상기 해석 정보를 입력받는 것이 바람직하다.
상세하게는, 상기 전처리부(100)는 NASTRAN을 이용한 정역학 이론에 따라, 내부 하중을 계산함에 있어서, 필요한 물성치 정보로는 구조물의 두께, 탄성계수, 밀도이다. 강도 해석은 내부 하중 결과와 구조물의 허용 형상 정보, 허용응력, 안전계수 값 등을 고려하여 계산되어지는 결과인데, 상기 해석 정보는 내부 하중을 계산하는 NASTRAN에서 전혀 요구하는 사항이 아니므로, 통상적인 3D 모델링 작업에서는 고려되지 않게 된다.
그렇지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템은 자동화 기능을 적용하는 것이 가장 큰 목적이기 때문에, 상기 전처리부(100)를 통해서 외부 작업자로부터 상기 해석 정보를 입력받게 된다.
상기 해석 정보로는 상술한 바와 같이, 각 그룹에 대한 고유 이름, 고유 번호, 유한 요소 모델, 유한 요소 모델의 좌표계, 구조 타입, 페이스 시트 종류, 코어 종류, 부싱 종류, 볼트 종류, 볼트 체결 방식 및 안전 계수를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 이를 통해서 인적 오류를 최소화할 수 있다.
이를 통해서, 종래의 3D 모델링 프로그램에서는 해석 정보가 단순히 엑셀 데이터로 작성되기 때문에, 실질적인 검토가 불가능하였지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 각 그룹별 해석 정보를 입력받기 때문에, 강도 해석에 필요한 해석 정보들이 적절히 정의되었는지 검증할 수 있다.
상기 변환부(200)는 상기 전처리부(100)로부터 3D 모델링 수행에 따른 내부 하중 생성 결과(내부 하중 결과, OP2 파일)를 전달받아, Hyperview, Patran 프로그램을 이용하여, 미리 설정된 강도 해석에 요구되는 내부 하중 생성 결과만을 추출하여, 데이터 변환(h3d)을 수행하는 것이 바람직하다.
여기서, 데이터 변환한 h3d 파일은 Altrair 제품군에서 사용되는 내부 하중 결과 파일의 일 실시예이며, 본 발명에서는 실험을 통해서 OP2 파일에서 26가지 하중 데이터를 선택하여 h3d 파일로 변환하였으나, 이 역시도 일 실시예에 불과하다.
종래의 내부 하중 데이터 생성은 범용 프로그램에서 제공되지만, 강도 해석의 대상에 따라 내부 하중 데이터 생성 방법(하중 종류, 하중 좌표계, 하중 계산방법)이 상이하며, 이는 모두 작업자의 반복 수동 작업으로 이루어진다.
그렇지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템은 자동화 기능을 적용하기 위하여, 내부 하중 데이터 생성 작업을 자동화하였으며, 상기 전처리부(100)를 통해서 입력받은 각 그룹별 해석 정보를 토대로 5가지 그룹에 따른 내부 하중 데이터를 생성하고 이를 목록화할 수 있다.
더불어, 상기 전처리부(100)는 상기 해석 정보로는 상술한 정보들 외에 내부 하중 종류, 하중 좌표계, 하중 계산방법을 입력받을 수도 있다.
상기 후처리부(300)는 미리 저장된 강도 해석 프로그램에 상기 변환부(200)에 의해 변환한 내부 하중 데이터를 적용하여, 위성 구조체의 강도 해석을 수행하는 것이 바람직하다.
상세하게는, 상기 후처리부(300)는 상기 변환부(200)에 의해 변환한 내부 하중 데이터와 함께, 상기 전처리부(100)를 통해서 입력받은 각 그룹 정보별 해석 정보를 적용하여, 위성 구조체의 강도 해석을 수행하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 미리 저장된 강도 해석 프로그램으로는, 강도 해석 수식을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 물성치 정보, 계수, 내부 하중 데이터 등을 입력받아, 구조물의 강도를 계산하게 된다.
여기서, 상기 변환부(200)에서 상기 전처리부(100)로부터 전달받은 내부 하중 결과(force, 단위 N)는 정역학 이론을 통하여 계산되어진 구조물이 받는 하중의 결과이며, 변환한 내부 하중 데이터(stress, 단위 N/mm2)는 강도 계산을 하기 위하여 구조물에 적합한 내부 하중을 재가공 작업을 걸친 내부 하중의 결과이다.
상기 결과 분석부(400)는 상기 후처리부(300)에 의한 강도 해석 결과(MS, 단위 스칼라값)를 분석하여, 미리 설정된 양식을 기반으로 강도 해석 결과 보고서를 생성하는 것이 바람직하다. 상기 결과 분석부(400)는 강도 해석 및 가시화 기능을 연계하여 동작을 수행하는 것이 바람직하다.
상세하게는, 상기 결과 분석부(400)는 상기 후처리부(300)에 의한 강도 해석 결과를 분석하여, 구조 강도 여유 계수(M.S., Margin of Safety)를 산출하게 된다.
이는 내부 하중 데이터에 각종 수치계산 후 구조물의 허용 강도 대비 구조 안전 여유 계수를 구하는 것(M.S. = 허용하중/내부하중데이터 * 안전계수)을 의미한다.
상기 결과 분석부(400)는 산출한 구조 강도 여유 계수를 이용하여 도 3에 도시된 바와 같이, 컨투어(Contour) 타입 또는, 테이블(Table) 타입으로 강도 해석 결과에 대한 가시화 데이터를 생성하여 외부 관리자(외부 작업자 등)에게 제공하는 것이 바람직하다.
외부 관리자는 상기 결과 분석부(400)를 통해서 전달되는 상기 가시화 데이터를 확인하고, 이에 대한 검토 결과를 대응 입력함으로써, 상기 결과 분석부(400)는 이를 반영하여 미리 설정된 양식을 기반으로 강도 해석 결과 보고서를 생성하는 것이 바람직하다.
종래에는 강도 해석 자체를 엑셀 시트에 입력하여 포함된 강도 해석 수식에 따른 결과가 도출됨으로써, 강도 해석 업무 자체가 강도 해석 보고서를 작성하는 것과 동일하였다. 이러한 종래의 기술은 상술한 바와 같이, 작업자가 일일이 입력해야 하기 때문에, 인적 오류 및 작업자의 역량에 따른 결과의 신뢰도가 낮아지는 문제점이 있다.
그렇지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템은 상기 결과 분석부(400)를 통해서 상기 가시화 데이터를 외부 관리자에게 제공하여 이에 대한 검토를 진행함으로써, 인적 오류를 최소화하면서도 결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법을 나타낸 순서 예시도로서, 도 4를 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 입력 단계(S100), 수행 단계(S200), 변환 단계(S300), 강도 해석 단계(S400), 가시화 단계(S500) 및 보고서 생성 단계(S600)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 컴퓨터로 구현되는 위성 구조체에 대한 강도 해석시스템에 의해 각 단계가 수행되게 된다.
각 단계에 대해서 자세히 알아보자면,
상기 입력 단계(S100)는 상기 전처리부(100)에서, 강도 해석을 수행하고자 하는 위성 구조체에 대한 미리 설정된 그룹 정보별 해석 정보를 입력받게 된다.
상세하게는, 상기 입력 단계(S100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 외부 작업자로부터 위성 구조체에 대한 미리 설정된 그룹 정보별 해석 정보를 입력받게 된다.
미리 설정된 그룹 정보로는 메탈 패널(PANEL_METAL), 복합재 패널(PANEL_CFRP), 조인트(JOINT), 브라켓(LINK) 및 러그(LUG)를 설정하며, 각각의 그룹에 대한 고유 이름, 고유 번호, 페이스 시트 종류, 코어 종류, 부싱 종류, 볼트 종류, 볼트 체결 방식 및 안전 계수를 포함하는 상기 해석 정보를 입력받게 된다.
후술할 상기 수행 단계(S200)에서, NASTRAN을 이용한 정역학 이론에 따라, 내부 하중을 계산함에 있어서, 필요한 물성치 정보로는 구조물의 두께, 탄성계수, 밀도이다. 강도 해석은 내부 하중 결과와 구조물의 허용 형상 정보, 허용응력, 안전계수 값 등을 고려하여 계산되어지는 결과인데, 상기 해석 정보는 내부 하중을 계산하는 NASTRAN에서 전혀 요구하는 사항이 아니므로, 통상적인 3D 모델링 작업에서는 고려되지 않게 된다.
그렇지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법은 자동화 기능을 적용하는 것이 가장 큰 목적이기 때문에, 상기 입력 단계(S100)를 수행하여 외부 작업자로부터 상기 해석 정보를 입력받게 된다.
상기 해석 정보로는 상술한 바와 같이, 각 그룹에 대한 고유 이름, 고유 번호, 유한 요소 모델, 유한 요소 모델의 좌표계, 구조 타입, 페이스 시트 종류, 코어 종류, 부싱 종류, 볼트 종류, 볼트 체결 방식 및 안전 계수를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 이를 통해서 인적 오류를 최소화할 수 있다.
이를 통해서, 종래의 3D 모델링 프로그램에서는 해석 정보가 단순히 엑셀 데이터로 작성되기 때문에, 실질적인 검토가 불가능하였지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법은 각 그룹별 해석 정보를 입력받기 때문에, 강도 해석에 필요한 해석 정보들이 적절히 정의되었는지 검증할 수 있다.
상기 수행 단계(S200)는 상기 전처리부(100)에서, 미리 저장된 유한 요소 해석 방법에 대해 상기 입력 단계(S100)에 의해 입력된 각 그룹 정보별 해석 정보를 정의하여 위성 구조체의 3D 모델링을 수행하고, 이에 따른 내부 하중 생성 결과를 정의하게 된다.
상기 수행 단계(S200)는 3D 모델링을 텍스트로 데이터한 파일인 BDF 파일을 이용하여, 내부 하중을 생성하는 범용 프로그램인 NASTRAN에 적용하여, 그 결과물로 '내부 하중 결과'인 OP2파일이 출력되게 된다.
상기 변환 단계(S300)는 상기 변환부(200)에서, 상기 수행 단계(S200)에 따른 정의된 내부 하중 생성 결과(내부 하중 결과, OP2 파일)를 전달받아, Hyperview, Patran 프로그램을 이용하여, 미리 설정된 강도 해석에 요구되는 내부 하중 생성 결과만을 추출하여, 데이터 변환(h3d)을 수행하게 된다.
여기서, 데이터 변환한 h3d 파일은 Altrair 제품군에서 사용되는 내부 하중 결과 파일의 일 실시예이며, 본 발명에서는 실험을 통해서 OP2 파일에서 26가지 하중 데이터를 선택하여 h3d 파일로 변환하였으나, 이 역시도 일 실시예에 불과하다.
종래의 내부 하중 데이터 생성은 범용 프로그램에서 제공되지만, 강도 해석의 대상에 따라 내부 하중 데이터 생성 방법(하중 종류, 하중 좌표계, 하중 계산방법)이 상이하며, 이는 모두 작업자의 반복 수동 작업으로 이루어진다.
그렇지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법은 상술한 바와 같이, 자동화 기능을 적용하기 위하여, 내부 하중 데이터 생성 작업을 자동화하였으며, 상기 입력 단계(S100)에 의해 입력받은 각 그룹별 해석 정보를 토대로 5가지 그룹에 따른 내부 하중 데이터를 생성하고 이를 목록화할 수 있으며, 상기 해석 정보로는 상술한 정보들 외에 내부 하중 종류, 하중 좌표계, 하중 계산방법을 입력받을 수도 있다.
상기 강도 해석 단계(S400)는 상기 후처리부(300)에서, 미리 저장된 강도 해석 프로그램에 상기 변환 단계(S300)에 의해 변환한 내부 하중 데이터, 상기 입력 단계(S100)에 의해 입력받은 각 그룹 정보별 해석 정보를 적용하여, 위성 구조체의 강도 해석을 수행하게 된다.
이 때, 상기 미리 저장된 강도 해석 프로그램으로는, 강도 해석 수식을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 물성치 정보, 계수, 내부 하중 데이터 등을 입력받아, 구조물의 강도를 계산하게 된다.
여기서, 상기 변환부(200)에서 상기 전처리부(100)로부터 전달받은 내부 하중 결과(force, 단위 N)는 정역학 이론을 통하여 계산되어진 구조물이 받는 하중의 결과이며, 변환한 내부 하중 데이터(stress, 단위 N/mm2)는 강도 계산을 하기 위하여 구조물에 적합한 내부 하중을 재가공 작업을 걸친 내부 하중의 결과이다.
상기 가시화 단계(S500)는 상기 결과 분석부(400)에서, 상기 강도 해석 단계(S400)에 의한 강도 해석 결과(MS, 단위 스칼라값)를 분석하여, 구조 강도 여유 계수(M.S., Margin of Safety)를 산출하게 된다.
이는 내부 하중 데이터에 각종 수치계산 후 구조물의 허용 강도 대비 구조 안전 여유 계수를 구하는 것(M.S. = 허용하중/내부하중데이터 * 안전계수)을 의미한다.
상기 가시화 단계(S500)는 산출한 구조 강도 여유 계수를 이용하여 도 3에 도시된 바와 같이, 컨투어(Contour) 타입 또는, 테이블(Table) 타입으로 강도 해석 결과에 대한 가시화 데이터를 생성하여 외부 관리자(외부 작업자 등)에게 제공하게 된다.
외부 관리자는 전달되는 상기 가시화 데이터를 확인하고, 이에 대한 검토 결과를 대응 입력하게 된다.
이를 통해서, 상기 보고서 생성 단계(S600)는 상기 결과 분석부(400)에서, 상기 가시화 단계(S500)에 의한 상기 가시화 데이터를 외부로 제공하고 이에 대한 검토 결과를 입력받아, 이를 반영하여 미리 설정된 양식을 기반으로 강도 해석 결과 보고서를 생성하는 것이 바람직하다.
종래에는 강도 해석 자체를 엑셀 시트에 입력하여 포함된 강도 해석 수식에 따른 결과가 도출됨으로써, 강도 해석 업무 자체가 강도 해석 보고서를 작성하는 것과 동일하였다. 이러한 종래의 기술은 상술한 바와 같이, 작업자가 일일이 입력해야 하기 때문에, 인적 오류 및 작업자의 역량에 따른 결과의 신뢰도가 낮아지는 문제점이 있다.
그렇지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법은 상기 가시화 데이터를 외부 관리자에게 제공하여 이에 대한 검토를 진행함으로써, 인적 오류를 최소화하면서도 결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 전처리부
200 : 변환부
300 : 후처리부
400 : 결과 분석부

Claims (9)

  1. 기저장된 유한 요소 해석 방법을 적용하여, 강도 해석을 수행하고자 하는 위성 구조체의 3D 모델링을 수행하는 전처리부(100);
    상기 전처리부(100)로부터 3D 모델링 수행에 따른 내부 하중 생성 결과를 전달받아, 기설정된 강도 해석에 요구되는 내부 하중 생성 결과를 추출하여, 데이터 변환을 수행하는 변환부(200);
    기저장된 강도 해석 프로그램에 상기 변환부(200)에 의해 변환한 내부 하중 데이터를 적용하여, 위성 구조체의 강도 해석을 수행하는 후처리부(300); 및
    상기 후처리부(300)에 의한 강도 해석 결과를 분석하여, 기설정된 양식을 기반으로 강도 해석 결과 보고서를 생성하는 결과 분석부(400);
    를 포함하며,
    상기 전처리부(100)는
    외부로부터 위성 구조체에 대한 기설정된 그룹 정보별 해석 정보를 입력받아, 이를 정의하여 강도 해석을 수행하는, 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전처리부(100)는
    상기 그룹 정보로 메탈 패널(PANEL_METAL), 복합재 패널(PANEL_CFRP), 조인트(JOINT), 브라켓(LINK) 및 러그(LUG)를 설정하며,
    각각의 그룹에 대한 고유 이름, 고유 번호, 페이스 시트 종류, 코어 종류, 부싱 종류, 볼트 종류, 볼트 체결 방식 및 안전 계수를 포함하는 상기 해석 정보를 입력받는, 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 후처리부(300)는
    상기 변환부(200)에 의해 변환한 내부 하중 데이터와 함께 상기 전처리부(100)를 통해서 입력되는 각 그룹 정보별 해석 정보를 적용하여, 위성 구조체의 강도 해석을 수행하는, 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 결과 분석부(400)는
    상기 후처리부(300)에 의한 강도 해석 결과를 분석하여, 구조 강도 여유 계수(M.S., Margin of Safety)를 산출하고, 산출한 구조 강도 여유 계수를 이용하여 컨투어(Contour) 타입 또는, 테이블(Table) 타입으로 가시화 데이터를 생성하여, 외부로 제공하는, 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 결과 분석부(400)는
    외부로 제공한 상기 가시화 데이터의 검토 결과를 입력받아, 이를 반영하여 기설정된 양식을 기반으로 강도 해석 결과 보고서를 생성하는, 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템.
  7. 컴퓨터로 구현되는 위성 구조체에 대한 강도 해석 시스템에 의해 각 단계가 수행되는 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법에 있어서,
    전처리부에서, 강도 해석을 수행하고자 하는 위성 구조체에 대한 기설정된 그룹 정보별 해석 정보를 입력받는 입력 단계(S100);
    전처리부에서, 기저장된 유한 요소 해석 방법에 대해 상기 입력 단계(S100)에 의해 입력된 각 그룹 정보별 해석 정보를 정의하여, 위성 구조의 3D 모델링을 수행하고, 이에 따른 내부 하중 생성 결과를 정의하는 수행 단계(S200);
    변환부에서, 상기 수행 단계(S200)에 따른 정의된 내부 하중 생성 결과를 전달받아, 기설정된 강도 해석에 요구되는 내부 하중 생성 결과를 추출하여, 데이터 변환하는 변환 단계(S300);
    후처리부에서, 기저장된 강도 해석 프로그램에 상기 변환 단계(S300)에 의해 변환한 내부 하중 데이터, 상기 입력 단계(S100)에 의해 입력된 각 그룹 정보 별 해석 정보를 적용하여, 위성 구조체의 강도 해석을 수행하는 강도 해석 단계(S400);
    결과 분석부에서, 상기 강도 해석 단계(S400)에 의한 강도 해석 결과를 분석하여, 구조 강도 여유 계수(M.S., Margin of Safety)를 산출하고, 산출한 구조 강도 여유 계수를 이용하여 가시화 데이터를 생성하는 가시화 단계(S500); 및
    결과 분석부에서, 상기 가시화 단계(S500)에 의한 상기 가시화 데이터를 외부로 제공하고, 이에 대한 검토 결과를 입력받아, 이를 반영하여 기설정된 양식을 기반으로 강도 해석 결과 보고서를 생성하는, 보고서 생성 단계(S600);
    를 포함하는, 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 입력 단계(S100)는
    상기 그룹 정보로 설정된 메탈 패널(PANEL_METAL), 복합재 패널(PANET_CFRP), 조인트(JOINT), 브라켓(LINK) 및 러그(LUG)에 대해, 각 그룹에 대한 고유 이름, 고유 번호, 페이스 시트 종류, 코어 종류, 부싱 종류, 볼트 종류, 볼트 체결 방식 및 안전 계수를 포함하는 상기 해석 정보를 입력받는, 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 가시화 단계(S500)는
    산출한 구조 강도 여유 계수를 이용하여 컨투어(Contour) 타입 또는, 테이블(Table) 타입으로 상기 가시화 데이터를 생성하는, 위성 구조체에 대한 강도 해석 방법.
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