솔리드웍스 시뮬레이션(SOLIDWORKS SIMULATION)은 어떤 프로그램인가요?솔리드웍스 시뮬레이션은 솔리드웍스의 시뮬레이션 기능을 확장한 구조해석 소프트웨어입니다.솔리드웍스는 3D컴퓨터 지원설계(CAD) 소프트웨어로써 부품 및 어셈블리의 모델링과 2D도면작성 등을 지원하는데, 이에 추가하여 솔리드웍스 시뮬레이션은 구조 및 열해석을 포함한 다양한 시뮬레이션 기능을 제공합니다. SOLIDWORKS Simulation은 개념 설계 단계에서 이상적이며, 선형 정적, 비선형 정적, 특정 동적 시뮬레이션뿐만 아니라 토폴로지, 피로, 열 분석 등을 처리할 수 있어 광범위한 설계 질문에 대답할 수 있습니다. 그러나 디자인이 더 복잡해질수록 SOLIDWORKS Simulation의 한계가 나타날 수 있으며, 이때 강력한 도구인 Abaqus가 필요할 수 있습니다. Abaqus는 더 복잡한 분석, 예를 들어 손상 누적, 파괴 역학과 같은 비선형성을 정확하게 표현하는데 특화되어 있습니다. 아바쿠스(ABAQUS)는 어떤 프로그램인가요?아바쿠스는 유한요소법(FINITE ELEMENT ANALYSIS,FEA) 기반의 구조해석 소프트웨어입니다.아바쿠스는 다양한 엔지니어 분야에서 사용되며, 구조해석,열해석,동역학,다상류,임팩트,경사륜 해석 등 다양한물리현상을 시뮬레이션 할 수 있습니다. 특히, 복잡한 구조물의 해석과 비선형 물질 특성을 모델링하는데 강점을 가지고 있습니다.아바쿠스는 높은 정확도와 신뢰성으로 잘알려져 있으며 아바쿠스를 통해 제품 또는 구조물의 강도,변형,응력,온도 등을 시뮬레이션하여 실제 실험없이도 설계를 최적화하고 성능을 예측할 수 있습니다. 일반적으로 Abaqus는 메시 제어를 미세 조정할 수 있는 능력, 다양한 전문 요소 공식 및 수많은 복잡한 재료 모델로 인해 시뮬레이션에서 더 높은 수준의 충실도와 정확도를 허용합니다.그 외에도, 다중 물리학 시나리오를 표현할 수 있는 능력을 통해 엔지니어는 상호 의존적인 현상을 원활하게 포착할 수 있습니다.간단히 말해서, 엔지니어링 설계 프로세스는 일반적으로 envelope 계산에서 솔리드웍스 시뮬레이션을 사용한 개념 설계 및 시뮬레이션으로 이동합니다.거기서부터, 디자인이 충분히 성숙하고 복잡해지면 아바쿠스로 전환될 수 있습니다.각각의 장점과 단점이 있으며, 도구의 선택은 엔지니어의 개별 프로젝트 요구사항과 현재 진행 중인 설계 주기 단계에 따라 달라집니다. 솔리드웍스 시뮬레이션 및 아바쿠스 주요 차별화 요소 메시 생성에서 제어 그림 2: 1차 사면체(왼쪽)와nd 2차 사면체(오른쪽)를 나타냅니다. 이것들은 3D 고체를 위해 SOLIDWORKS Simulation이 사용하는 스타일입니다. 솔리드웍스 시뮬레이션은 전처리 단계에서 메시를 생성할 때 1D 빔 요소, 2D 삼각형 표면 요소, 3D 사면체 고체 요소를 생성할 수 있습니다.여기서 SOLIDWORKS 시뮬레이션 내의 요소는 드래프트 품질 선형 요소 또는 고품질 2차 요소(각각 1차 및 2차 요소라고도 함)로 세분화할 수 있습니다.이 둘 사이의 주요 트레이드오프는 정확성과 계산 효율성입니다.솔리드웍스 시뮬레이션자동 메쉬 생성 기능을 제공하여 간단한 기하학적 구조를 위한 메쉬를 신속하게 생성하는 데 유용합니다.그러나 보다 복잡한 기하학적 구조의 경우 정확한 결과를 얻기 위해 사용자가 메시의 로컬 분포를 수동으로 생성하고 세분화하는데 더 많은 시간이 필요할 수 있습니다. 그림 3: 1차(왼쪽) 및 2차(오른쪽) 육면체 요소의 표현Abaqus는 3D 기하학을 표현하기 위해 육면체와 사면체 요소를 사용할 수 있습니다. 반대로.아바쿠스 사용자가 복잡한 형상 및 로드 조건의 동작을 정확하게 캡처할 수 있는 고품질 메시를 만들 수 있도록 광범위한 옵션 및 제어 기능을 제공합니다.전처리 도구 사용 아바쿠스/CAE엔지니어는 다양한 메싱 스키마에 액세스할 수 있으며, 일반적으로 정형, 비정형 및 하이브리드 범주로 나뉩니다.SOLIDWORKS Simulation과 마찬가지로 Abaqus/CAE 내에 1D 빔, 2D 표면 요소 및 3D 볼륨 요소를 만들 수 있습니다.그러나 주요 차이점은 Abaqus 내에서 2D 사각형 표면 요소와 3D 육면체 요소를 지원한다는 것입니다.일반적으로 육면체 요소는 사면체 요소와 비교할 때 계산적으로 더 효율적이고 유사한 부하 응답을 정확하게 캡처하는 데 필요한 요소가 더 적습니다.그러나 각 요소 유형의 성능은 해당 요소 유형이 적용되는 시나리오에 따라 크게 좌우됩니다. 피규어4낙하실험 시나리오에서 사면체와 육면체 메쉬의 비교위는 Abaqus/Explicit 내에서 낙하 시험을 받는 선형 사면체 및 육면체 요소의 성능을 보여주는 비교입니다.이와 비교하여, 낙하의 충격은 고체를 통해 위쪽으로 전파되는 평면 압축파를 생성합니다.평면파가 고체의 상단 경계에 도달하면, 반사파는 고체의 측면으로부터의 반사가 상호 작용하기 시작하면서 건설적이고 파괴적인 간섭 패턴의 혼합으로 분해됩니다.이 간섭 패턴은 사면체 메시에 의해 유지되지 않는 시나리오 전반에 걸쳐 어느 정도의 대칭성을 유지하기 때문에 육면체 메시에서 더 인식할 수 있습니다.나란히 보면 사면체 메시는 결과에서 더 많은 수치 노이즈를 보여줍니다. 재료 모델 사용자 정의솔리드웍스 시뮬레이션과 Abaqus는 재료 특성을 다루는 접근 방식이 다릅니다. 솔리드웍스 시뮬레이션: 환상적인 엔지니어링 데이터베이스를 통해 빠르게 재료 특성을 얻을 수 있으며, 단순 선형 탄성 금속부터 비선형 초탄성 고무까지 맞춤형 재료 모델을 사용할 수 있습니다. 그러나 비선형성을 고려해야 할 때 기능에 한계가 있습니다. Abaqus사용자가 재료 특성에 따라 미세 조정할 수 있는 다양한 재료 모델을 제공하며, 비선형성을 정확하게 표현하는 데 강점을 갖고 있습니다. 시뮬레이션에 사용하기 위해 물리적 테스트 데이터에 맞춰 재료 모델을 조정하는데 유용합니다. 특히 손상 누적, 파괴 역학, 비선형 애플리케이션에서 강력한 기능을 제공합니다. 피규어4낙하실험 시나리오에서 사면체와 육면체 메쉬의 비교 위는 Abaqus/Explicit 내에서 낙하 시험을 받는 선형 사면체 및 육면체 요소의 성능을 보여주는 비교입니다.이와 비교하여, 낙하의 충격은 고체를 통해 위쪽으로 전파되는 평면 압축파를 생성합니다.평면파가 고체의 상단 경계에 도달하면, 반사파는 고체의 측면으로부터의 반사가 상호 작용하기 시작하면서 건설적이고 파괴적인 간섭 패턴의 혼합으로 분해됩니다.이 간섭 패턴은 사면체 메시에 의해 유지되지 않는 시나리오 전반에 걸쳐 어느 정도의 대칭성을 유지하기 때문에 육면체 메시에서 더 인식할 수 있습니다.나란히 보면 사면체 메시는 결과에서 더 많은 수치 노이즈를 보여줍니다. 로딩 접근법 Abaqus에서 분석 설정은 단계 개념을 기반으로 합니다. 사용자는 다양한 유형의 분석 단계를 순차적으로 연결하여 설계를 검증할 수 있습니다. 이 단계적 로딩 접근 방식은 사용자가 특정 설계에 대한 다양한 질문에 답하기 위해 다양한 분석을 연결할 수 있도록 해줍니다. 또한 재시작 분석 기능을 활용하여 특정 시나리오를 가속화할 수 있습니다. Abaqus는 후속 분석을 수행하기 위해 첫 번째 분석을 사용할 수 있도록 재시작 분석 기능을 제공합니다. 이로 인해 사용자는 반복적인 사전 스트레스 루틴을 건너뛰고 가능한 모든 부하 사례의 적용 범위에서 빠르게 결과를 얻을 수 있습니다. 그림 6: SOLIDWORKS에 내장된 압력 부하에 대한 시간 곡선. 데이터 포인트 간의 전환은 항상 선형입니다.부분적으로 완료된 계산을 계속할 수 없습니다. 단, 일부 분석은 함께 연결할 수 없는 제한이 있습니다. 예를 들어, Abaqus에서 일반 단계와 명시적 동적 단계는 다른 해결 유틸리티를 사용하기 때문에 분석을 연결하는데에 제한이 있습니다. 이러한 제한은 특정 분석 애플리케이션에 대해 강력한 기능을 제공할 수 있습니다. 간략하게 말하면, Abaqus는 단계 개념을 통해 다양한 분석을 연결하여 설계 검증에 활용할 수 있으며, 재시작 분석을 활용하여 빠르고 효율적으로 결과를 얻을 수 있습니다. 단, 일부 분석은 함께 연결하는데 제한이 있습니다. 그림 7: Abaqus 솔버를 사용한 명시적 동적 시뮬레이션의 예 아바쿠스의 명시적 동적 시뮬레이션은 높은 변형률과 높은 에너지 밀도 부하 조건에 대한 구조의 응답을 분석하는 데 사용됩니다. 이는 정적 시뮬레이션과 다른 점으로, 속도와 가속도 값이 시뮬레이션 과정에서 0이 되지 않고, 관성력과 감쇠력을 고려해야 하는 특징을 갖습니다. 이러한 시뮬레이션에는 가상 낙하 테스트, 폭발파 분석, 충격 분석 등이 포함됩니다. SOLIDWORKS 시뮬레이션은 일반적으로 명시적 동적 시뮬레이션을 지원하지 않지만 비선형 연구에서는 암시적 동적 솔버를 활용할 수 있습니다. 하지만 이는 높은 변형률 거동에 대한 제한이 있어서 재료 모델에서 비물리적 결과를 초래할 수 있습니다. 반면, 아바쿠스는 매우 발전된 명시적 역학 솔루션을 제공하며, 복잡한 접촉 상호 작용, 극단적인 변형 및 대규모 재료 고장을 재현하는 시뮬레이션에 적합합니다. Abaqus/Explicit 솔버는 커플링 오일러 라그랑지안(Coupled Eulerian-Lagrangian, CEL) 메시 기술을 사용하여 성형 프로세스에 안정성을 도입하고, 요소 삭제를 통해 재료를 제거하거나 충격 분석 중 재료의 분출과 배출을 나타낼 수 있습니다. 또한 일반 연락처를 통해 여러 신체의 상호 작용을 쉽게 나타낼 수 있습니다. 이러한 기능들은 항공우주, 자동차, 방위 산업 등 다양한 분야에서 제품의 특성을 결정하는 데 사용되며, Abaqus/Explicit Solver는 SOLIDWORKS Simulation에 비해 더 포괄적이고 정교한 솔버로 인정받고 있습니다. Contact Modeling 그림 8: Abaqus/Explicit 스터디 내의 일반적인 접촉의 예.거의 스트라이크야! 접촉 모델링은 서로 힘과 압력을 전달하는 별개의 물체의 상호 작용을 표현하는 수단입니다.단순한 접촉 상호 작용은 일반적으로 메시 침투를 방지하기 위해 일정한 양의 정상적인 힘이 한 몸에서 다른 몸으로 전달되는 것뿐만 아니라 한 메시의 제한되지 않은 미끄러짐에 저항하기 위한 마찰력의 개발을 포함합니다.SOLIDWORKS 시뮬레이션과 Abaqus는 모두 구조 역학의 이러한 현상을 나타내기 위해 접촉 모델링 알고리듬을 포함합니다. 솔리드웍스 시뮬레이션에서는 해결 중에 침투가 감지될 때마다 표면 사이에 강성과 복원력을 도입하는 패널티 기반 접촉 방식을 제공합니다.이 방법은 접촉 모델링에 대한 단순화된 접근 방식이며 적절한 패널티 강성이 선택된다면 현실적인 결과를 제공할 수 있습니다.강성이 너무 낮으면 신체가 서로 침투하여 비물리적 시뮬레이션이 발생할 수 있습니다.반대로 강성이 너무 크면 인위적으로 높은 응력이 보고될 수 있습니다.SOLIDWORKS의 한계는 시행 메커니즘으로 선형 페널티 방법에 전적으로 의존하는 것입니다. 이는 와 대조적입니다. 아바쿠스표 형식의 과밀-압력 관계, 비선형 페널티 방법 또는 라그랑주 승수 방법과 같은 추가적인 시행 메커니즘을 사용할 수 있는 능력.Abaqus는 접촉 시뮬레이션에서 물리적이지 않은 결과가 나타나는 경우 사용 가능한 접근 방식의 수에 있어 더 많은 유연성을 제공합니다. Abaqus의 또 다른 주요 장점은 앞에서 언급한 일반적인 접촉 알고리즘입니다.이 도구를 사용하면 연락처 도메인에 포함할 모든 본문을 정의하고 연락처 시행 속성 집합을 지정하고 시뮬레이션을 실행할 수 있습니다.아래 애니메이션에서 일반 접점 영역은 각 핀이 서로 상호 작용할 가능성을 지정할 필요 없이 시뮬레이션에 두 가지 기능이 추가되어 지정됩니다. 그림 9: (위쪽 보기) Abaqus/Explicit 스터디 내 일반적인 접촉의 예.거의 스트라이크야! SOLIDWORKS Simulation 사용자는 모든 잠재적 접촉 쌍을 수동으로 지정하고 메시 침투 문제를 해결해야 하는 반면, 일반 접촉 및 Abaqus의 시행 속성은 여러 신체 또는 내부 면이 충돌하는 상황에서 주요 시간 절약입니다. TIP 솔리드웍스 시뮬레이션은 솔리드웍스 CAD소프트웨어와 통합되어 사용하기 쉬우며, 기본적인 구조 및 열 해석에 강점을 갖고 있습니다. 하지만 복잡하고 비선형적인 문제에 제한적이고 정확성 측면에서는 Abaqus보다 한계가 있습니다. 반면 Abaqus는 인터페이스가 다소 복잡하지만 더 정교한 해석 기능과 높은 정확성으로 복잡한 구조와 비선형적인 문제를 해결하는데 강점을 갖고 있습니다. 각 소프트웨어는 사용자의 용도와 요구에 맞게 선택되어야 합니다. 시뮬리아 아바쿠스와 앤시스의 기능을 비교해보기▶
