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제품소개

제품소개해석프로그램FEMTools

FEMtools 모듈 정보

2.2 FEMtools Dynamics 상위메뉴 >
FEMtools Dynamics는 동적 응답해석(Dynamic Response Analysis)와 구조 변경(Structural Dynamic Modification)의 향상된 유한요소
솔루션으로 다음과 같은 기능을 포함하고 있다.
  • Static Displacement Analysis
  • Nomal Mode Analysis
  • Complex Mode Analysis
  • Frequency Response Function (FRF)
  • Harmonic Response Analysis
  • Residual vectors
  • Substructuring
    - Super-element analysis
    - Modal-based assembly (MBA) for structural dynamics modification (modal solver)
    - FRF-based assembly (FBA)
  • Time domain simulation
Static Displacement Analysis
  • Static Command 사용
  • Linear Static Stress 해석 가능
  • 3D 요소만 Stress 해석이 가능
복소 모드해석(Normal Mode Analysis)
  • FEMtools Sparse Solver를 사용하거나 외부 Solver 사용가능
  • Lanczos Solver
  • Lanczos Complex와 Hessenberg Modal Solver를 제공
  • Modal Stress 해석도 가능
주파수 응답함수 해석(Frequency Response Function)

주파수 응답함수를 얻기 위하여 주파수 응답함수는 응답함수를 가진으로 나누면 구할 수 있으며 주파수 응답함수는 Mass, 강성(Stiffness) 및 감쇠(Damping) 특성에만 의존을 하며 상관관계 분석, 감도 분석 및 모델 업데이트에 많이 사용한다.

  • FRF 데이터를 계산하여 시험에 의한 결과와 비교가 가능
  • 통합된 FEMtools Sparse Solver 또는 외부 Solver 사용가능
  • Modal 및 직접 추출 방법 지원
  • Residual Vector(Inertia relief, Viscous Damling, Applied Loads)
  • FEA 또는 시험 모드를 사용하여 Modal FRF synthesis
  • 다양한 감쇠를 제공(Modal, Proportation Viscous, Structural Damping, Viscous Damper Element, Material Damping 등)
  • 국부 좌표계를 지원
하모닉 응답 해석(Harmonic Response Analysis)

하모닉 응답해석은 ODS(Operational Displacement Shape)라고도 하며 ODS는 실험적 ODS와 해석적 ODS를 비교하기 위하여 상관관계 분석에서 사용할 수 있습니다.

  • Modal 및 직접 추출 방법을 사용하여 Operational Shape 분석
  • 관련된 자유도에 대하여 변위, 속도, 가속도 응답을 추출할 수 있다.
  • Enforced Response Analysis (가진은 변위, 속도, 가속도로 정의된다.)
레지듀얼 벡터(Residual Vectors)

Residual Vector는 모달 중접 방법에 사용되는 모달 베이스를 확장하는데 사용한다. Residual Vector는 되고 또한 Modal Truncation의 영향을 보상하거나 Mode Shape의 수를 증가시킬 필요없이 동적 응답을 개선하는데 사용한다.
FEMtools은 inertia relief, 점성감쇠 그리고 적용된 하중을 기반으로 Residual Vector를 계산하는 방법을 지원한다.

서브 스트럭쳐(Sub-structuring)

조립된 구조를 서브 스트럭쳐로 나누는 것은 동적 문제를 해결하는데 효율적인 접근이다. 큰 수치해석 모델에 적용될 때, 서브 스트럭쳐링 기술은 수퍼요소(Super Element)를 생성하고 각 구성요소의 복잡성을 줄여서 조립된 문제를 정확하게 관리할 수 있다. Craig-Bampton 방법은 이러한 절차를 위해 잘 알려진 도구이지만 다른 응답기반 또는 모달 기반 방식에도 사용할 수 있다. 서브 스트럭처링은 측정된 부품에서 얻은 모델을 결합하여 하이브리드 조립 공정을 통해 전체 구조 구성을 표현하고 추가 엔지니어링 및 설계 작업에 사용할 수 있다.
서브스트럭쳐링 방법을 사용하면 모델 업데이트 및 최적화(Optimization)와 같은 응용분야에서 효율적인 재 분석을 수행할 수 있고 비선형 분석이나 확률분석(Probabilistic Analysis)을 위한 조인트 속성을 다양화 할 수 있다.

  • 대형구조물의 효율적인 시뮬레이션
  • 해석 및 실험적 서브 구조를 결합한 하이브리드 모델링
  • 상향식 검증 및 업데이트
  • 대상 응답을 이용한 역 분석
  • 구조변경, 서브 스트럭쳐의 변경 또는 조인트 변경을 효율적으로 시뮬레이션
  • 시험 데이터와 상관관계에 대한 다양한 모델링 가정을 조사
  • Tuned Absorber의 설계
  • 설계 공간의 샘플링
Super-element Analysis
수퍼요소(Super Element)는 요소들의 그룹으로 정의되며 해석하는동안 각 각 분리하여 이 서브스트럭쳐(Substructure)로 해석되며 수퍼요소(Super-element)의 가장 큰 장점은 시간 또는 주파수영역 응답해석, 최적 설계해석, 확률론적 해석, Multi-body 해석 등에서 해석시간을 현격하게 감소시킬 수 있으며 또한 제한된 PC의 성능으로 인하여 전체 해석을 못하는 것을 가능하게 한다.
  • 통합된 Craig-Bampton matrix reduction
  • Element 또는 Node Set을 통하여 쉽게 정의할 수 있다.
  • Residual 모델 없이 Assembly를 지원
  • Master DOFs와 Process DOF의 관계를 자동적으로 생성
  • DOF 관계에서 수퍼요소(Superelement) 의 Master DOF로서 Slave DOFs를 지원
모달 기반 어셈블리(Modal-Based Assembly)

MBA는 주파수 응답함수, Operation Shape와 같은 파생된 결과 및 모달 매개변수에 대한 구조적 변화의 영향을 신속하게 평가하기 위한 모달 도메인 서브 스트럭쳐링 방법이며 MBA 접근 방식의 가장 큰 장점은 높은 계산 효율성 입니다. 이 기술은 시험 데이터와의 상관관계 수준에 대한 다양한 모델링에 사용되는 가정의 영향을 조사하는데 사용할 수 있고 다른 응용분야는 진동문제를 해결하거나 설계 지향적이라는 것입니다. MBA는 FEA 데이터, 시험 데이터 또는 FEA와 시험 데이터의 조합을 지원하는 구조변경(Structural Dynamics Modification)의 확장이다.

  • 요한요소 모델 또는 시험 모델의 수정에 사용
  • 포인트 & 클릭 방식의 대화식 수정 정의
  • 모달 시험 또는 유한요소 모달 분석의 모달 매개변수를 사용하여 공명주파수 및 Mode Shape을 수정하는 솔루션
  • 수정되지 않는 모델과 수정된 모델의 상관관계 분석
  • 수정 요소의 모든 물리적 특성에 대한 변수 분석
  • 모델 업데이트와 최적화를 위한 빠른 모델 Solver
  • 매개 변수를 동적으로 변경하고 변경 결과를 즉시 확인할 수 있는 슬라이더 컨트롤
  • 수정되지 않은 모델과 수정된 모델의 Mode Shape, FEF 및 Operation Shape을 나란히 비교하거나 Overlay 비교
주파수 응답함수 기반 어셈블리(FRF-Based Assembly)

주파수 응답함수 기반 어셈블리(FBA)는 여러 하위 구성요소를 결합하고 각 구성요소에서 계산 또는 측정된 주파수 응답함수로부터 어셈블리 응답을 예측하는 주파수 도메인 서브 스트럭처링 방법이다. FBA의 경우 하위 구성요소의 동적 특성 및 조립된 구조의 계산된 거동은 주파수응답함수로 설명된다. FBA는 수퍼요소(Super-element) 및 MBA의 대안이다. FBA는 구성 요소간의 연결에 중점을 두는 효율적인 계산방법으로 많은 구성요소가 있는 대규모 어셈블리에 적합하며 연결에 의한 힘의 전달을 연구하는데 적합하다.

  • 강체(Rigi)이거나 유연한 주파수 응답함수를 연결하기 위한 경계 및 조인트와 같은 FBA 구성요소
  • 국부 좌표계를 통한 임피던스 (점성 댐퍼, 구조 댐핑) 지원
  • 국부 좌표계와 튜닝된 Absorber로 추가 질량 지원
  • 소형 모델의 커넥터 및 MPC(Mulit-Point Constraints) 정의
  • FBA Force, 강제변위 및 복구점 정의
  • FBA 연결지점(Transfer Path Analysis)에서 내력 계산
구조 변경(Structural Dynamic Modification)
Structural Dynamics Modification (SDM)은 구조물의 동 특성 효과를 빠르게 시뮬레이션하는 설계 중심의 기능이다. 요소 라이브러리는 lumped, 1D, 2D 그리고 3D 수정요소 (modification elements)를 이용할 수 있으며 SDM은 유한 요소 모델, 시험 모델 그리고 시험-FEA의 하이브리드 모델 역시 사용 가능하며 구조물은 단순 스프링, 질량, 댐퍼 그리고 임의의 유한요소(bar, beam, shell, volume)를 사용하여 모델링 할 수 있다.

  • 유한요소 모델 자체 또는 시험 모델 그리고 이들이 조합된 모델을 허용한 Modification을 지원
  • 제한이 없는 수정 요소(Element)를 사용할 수 있다.
  • 수정(Modification)요소는 Point-and-Click을 통하여 정의
  • 시험 모델이나 유한요소 모델로 구하여진 모달 매개변수를 사용하여 수정된 고유진동수나 모드의 해를 구할 수 있다.
  • Slide Control을 통하여 실시간 또는 재분석 그리고 수정 요소 (Modification element)의 물리적 특성을 제어하고 mode shapes, mode shape pairs, FRFs 등을 구할 수 있다.
  • 수정된 모델과 수정전의 모델 사이의 상관관계 분석이 가능
  • 빠른 Modal Solver를 사용하여 수정의 모든 물리적 특성 등의 변수적 분석이 가능
시간영역 시뮬레이션(Time Domain Simulation)

TDS(Time Domain Simulation)는 효율적인 계산방식으로 구조물의 과도응답을 계산하는 도구를 제공한다. TDS 솔버는 구조의 normal mode에서 state-space 모델을 도출하고 다음에 이 모델을 이용하여 시간 계열을 계산한다.
Modal Parameter Extractor과 함께 TDS는 Pre-test Analysis 단계에서 진동시험 시뮬레이션에 사용할 수 있다.

  • 입력 신호의 정의 및 생성 ; Impulse, Sine, Random 신호
  • 변위, 속도 및 가속도 응답 신호의 계산
  • 신호의 XY 그래프
  • Pre-Test Analysis를 위한 응답신호 Export
선행 요구사항
  • FEMtools Framework with Basic FEA Solver가 포함되어 있으며 다른 요구사항은 없다.
옵션(Options)
  • Upgrade FEMtools Pretest & Correlation
  • Upgrade FEMtools Model Updating
  • Upgrade FEMtools Optimization
  • Upgrade FEMtools Full Version
  • Add on FE Data Interface & Drivers
  • Add on Modal Parameter Extractor
  • Add on Rigid Body Property Extractor