『2017 올해의 10대 기계기술』

기술개발기관 (주)마이다스아이티

기술/제품명 내연적 경계 무요소법을 적용한 최신해석 기술 / midas MeshFree

기술의 정의

▣ 내연적 경계 무요소법

1. 정렬격자 기반의 모델에서 경계면을 내연적 함수로 정의하여 경계조건을 부여하여

풀이하는 최신 해석 기술

2. 설계용 필수해석인 선형, 모드, 열전달, 열응력, 피로해석과 위상최적설계 해석 기법

제공

핵심기술내용

(기술적 난이도)

1. 최신의 해석기술의 개발로 실질적인 설계단계 해석 구현2. 3-step Simulation/Auto Update 탑재된 전후처리를 통한 해석 시간 및 비용의 절감3. 제품의 성능검토 및 확보를 위한 최적설계를 수행할 수 있는 통합 솔루션 제공

파급효과

1. CAE(Computer Aided Engineering) 기반의 설계/해석 기술은 유관 산업체의 선행연구, 기술개발 및 혁신, 생산성 향상에 기여하는 파급효과가 타 기술보다 큼

2. 지속 가능한 설계 지식 및 기술의 축적과 활용을 통해 기업의 빠른 기술발전과 경쟁력 향상, 성장을 이끔

3. 기계산업 원천기술 확보뿐만 아니라 중견/중소기업으로의 기술 보급 및 실무 적용이 가능

주요 기술 개발

실적

[2013] LG전자 - 열 설계 전/후처리 시스템 개발

[2015] 현대자동차 - 플랫폼별 스티어링 고유진동수 예측 프로그램 개발

(첨부 파일 참조)

2017 올해의 10대 기계기술 신청 참고서류

1. 기술의 정의

내연적 경계 무요소법

정렬격자 기반의 모델에서 경계면을 내연적 함수로 정의하여 경계조건을 부여하여

풀이하는 최신 해석 기술

설계단계에서의 필수적으로 필요한 해석인 선형, 모드, 열전달, 열응력, 피로해석과

위상최적설계 해석 기법 제공하고 있음.

-

[유한요소법(좌측)과 내연적 경계 무요소법(우측)의 비교]

전통적인 유한요소법 기존의 일반적인 무요소법 내연적 경계법

▪ -선형/비선형/열/동해석 등

대부분의 해석이 가능한

범용적인 해석기법

▪ -해석모델의 형상(경계)에 맞는

요소망 생성 필요

▪ -고품질의 요소망 생성을 위해

기하형상의 간략화/

클린업(clean-up) 필요

▪ -유한요소법으로 불가능한

대변형의 특수/고난이

비선형해석 전용으로 개발

▪ -적분을 위해 내부적으로는

요소망 필요/사용

▪ -많은 메모리 사용량과

계산시간으로 인해 적용

가능한 모델 규모에 제약

▪ -설계 해석에 특화 개발된

해석기법 (선형정적/모드해석)

▪ -해석모델 형상(경계)에 맞는

요소망 생성 불필요

▪ -메모리 문제 해결로 적은

리소스를 이용하며 계산시간을

획기적으로 단축

[기존 해석기법과 내연적 경계 무요소법의 특징 비교]

2. 핵심기술내용

2.1 최신의 해석기술의 개발로 실질적인 설계단계 해석 구현

- 마이다스아이티에서 개발한 설계용 최신의 해석기술인 내연적 경계 무요소법은 3D CAD

의 기하형상에 대한 간략화 작업이 불필요하고 요소망 생성 실패의 위험을 해소하므로

원본 CAD 모델을 이용한 빠르고 편리한 설계해석을 가능하게 함

- 설계단계에서 설계자 중심으로 해석이 가능하므로 설계 제품의 성능에 대한 확신을 가질

수 있으며, 기존 요소망 생성 실패로 인해 검토가 불가능한 모델에 대해서도 성능 검증이

가능함

[대규모 어셈블리 모델 동특성 분석] [요소망 생성 불가능 모델에 대한 해석]

2.2 3-step simulation / Auto-Update이 탑재된 전후처리를 통한 해석 시간/비용 절감

- 설계자용 해석 소프트웨어인 midas MeshFree는 해석 프로세스를 3단계로 간소화하여 설

계자 누구나가 쉽게 접근하여 제품의 성능을 평가할 수 있음

CAD 모델간략화와클린업

※수작업, 많은시간소요

요소망생성과해석실행

※자동요소망생성의

성공률/ 요소망품질

- 설계 변경에 따른 재해석이 필요한 경우에도 변경된 사항을 반영하여 자동해석 실행

- 전체적인 해석 프로세스와 설계 변경에 따른 반복 작업을 간소화 함으로써 설계 단계에

서 다양한 문제점을 발견하고 해결 가능하도록 개발되었으며 이로인해 설계 품질 확보

및 시간/비용 절감을 가능하게 함

2.3 최적설계를 수행할 수 있는 통합 솔루션 제공

- 설계 해석은 제품의 성능검토/확보와 함께 최적 설계라는 목적도 있으나, 현재의 상용 소

프트웨어는 해석 기능 중심이므로, 설계자들이 설계단계에서 빠르게 최적설계 방안을 검

토/수립하기에는 한계가 있음

- Midas MeshFree는 현재의 설계용 해석기술의 문제점을 해결하고, 비용과 학습을 절감하

며 최적설계를 수행할 수 있는 통합 솔루션을 개발함

- 설계 단계에 변형/강도/내구 뿐만 아니라 진동 문제와 같은 다양한 성능을 검증할 수 있

는 해석 기능을 최신 해석 기술에 포함하였으며, 위상최적설계 기술을 탑재하여 성능 확

보와 최적설계 방안을 빠르게 검토/수립할 수 있도록 개발함

설계된모델그대로사용하여바로해석가능합니다.

CAD에입력된재질특성정보를그대로MESHFREE에서활용합니다.

SOLIDWORKS, INVENTOR, CATIA, SOLIDEDGE 등상용모든CAD 파일과호환가능합니다.

S T E P - 13D CAD 불러오기

CAD 모델에직접입력가능합니다.

다양한하중과경계조건을직관적으로입력할수있습니다.

S T E P - 2하중 / 경계조건입력

차별화된해석기법을통한해석성공율을향상하였습니다.

혁신적인개발을통한계산시간단축및정확도를향상하였습니다.

S T E P - 3해석및결과분석

CAD 설계(재질포함)

MESHFREE 결과검토

CAD불러오기

경계하중정의

해석

[설계원안검토]

CAD 설계변경안(재질포함)

결과검토Auto-Update

CAD SW에서설계변경

[설계변경안검토] • 설계변경된모델이자동반영

• 설계원안과동일한하중/경계조건적용

• 모델불러오기와함께해석수행

• 3-STEP 과정도생략되므로효율적인해석실행

3. 파급효과

3.1 기술적 측면

- 컴퓨터 시뮬레이션(CAE, Computer Aided Engineering) 기반의 설계/해석 기술은 엔지니어

링 개발 프로세스에서 활용되는 특성상 이 기술을 활용하는 유관 산업체의 선행연구, 기

술개발/혁신과 생산성 향상에 기여하는 파급효과가 다른 기술보다 훨씬 큼.

- 컴퓨터 시뮬레이션 기술을 기반으로 하는 공학용 소프트웨어의 활용은 지속 가능한 설계

지식, 기술의 축적과 활용을 의미하며, 궁극적으로 기업의 빠른 기술발전과 경쟁력 향상,

그리고 성장을 이끌 수 있음.

- 공학 및 산업분야의 컴퓨터 시뮬레이션 기술은 최첨단 공학지식의 집약체로, 한 국가가

이러한 시뮬레이션용 소프트웨어를 개발/상용화한다는 것은 해당 산업의 엔지니어링 설

계에 필요한 원천기술을 모두 확보하고, 대기업과 연구소뿐만 아니라 일반 중견/중소기업

으로까지 그 기술이 보급되어 실무에 활용될 수 있음을 의미함.

3.2 경제적 측면

- 원자재 가격과 인건비 상승, 그리고 제품 개발주기의 단축이 심화되면서 제조분야 기업들

이 시장경쟁력을 갖추기 위해 최적설계를 통한 비용/원가절감과 설계시간과 납기를 단축

시키는 것이 매우 중요함.

- 이러한 산업적 추세와 CAE 도입/활용이 필수적으로 부각됨에 따라, 본 과제의 개발 제품

을 국내, 특히 중소/중견기업에 보급하는 것은 국내 산업 발전에 크게 기여할 수 있음.

- Midas Meshfree는 최신의 기술로 관련 설계 해석시장을 선점하고, 해외수출 증대로 공학

용 소프트웨어 산업의 국부 축적에 기여할 수 있음.

CAD 원형 모델 활용경계무격자법 기반해석 성공률 향상

설계 변경에 대한 강점 반복 해석에 대한 강점

설계단계에서제품에대한성능예측및설계품질확보가능

해석

위상최적화 기술 기반 최적설계

성능검증중심에서최적설계중심으로패러다임전환

최적설계

4. 마이다스아이티 주요 기술 개발 실적

업체 / 기관 수행 내용 연도

한국전력 송전 철탑 전용 해석 및 설계 프로그램 개발 2000

미국, 캘리포니아

도로관리국

교량 보수보강 전용 프로그램 개발

(Load Rating Enhancement Software Development) 2006

대우조선해양 냉간 곡가공 성형계획시스템의 CAGD 모듈 개발 2008

국방과학연구소 복합재구조 강도해석도구 커스터마이징 2009

삼성테크윈 고속/고정도 XY Stage의 CAE 프로세스 구축 및 표준화 2009

현대중공업 선박 진동해석의 자동화 프로세스 구축 2010

삼성중공업 용접변형 위험도 통합 평가 시스템 개발 2010

한국가스안전공사 공급 및 생산가스설비 내진성능평가 기술/시스템 개발 2013

LG전자 열 설계 전/후처리 시스템 개발 2013

현대자동차 플랫폼별 스티어링 고유진동수 예측 프로그램 개발 2015

한양대학교 국과연 외부용역 (미래전투 차량 모델링) 2015

삼성중공업 단계 변형제어 시스템기능 개발 2014~2015

국방과학연구원 열전지 통합 열설계 툴 개발 2016~2017

삼성전자 맞춤형 CAE 통합 솔루션 개발 및 시스템구축 개발 2015~2017

한국타이어 HK 스마트 뷰어 개발 2015~2017