솔리드웍스 전문가가 말해주는 해석기초: 해석결과 신뢰성, 메시 밀도, 구조적 결함 및 해석기법 완벽 가이드

1. 해석결과의 신뢰성 및 기본 해석기법

1.1 해석결과의 신뢰성이 중요한 이유

솔리드웍스에서 해석 결과는 제품 설계 및 구조 평가의 핵심 요소입니다.

하지만 잘못된 해석 설정이나 부적절한 메시(mesh) 구성으로 인해 신뢰성이 떨어질 수 있습니다.

이를 방지하기 위해 해석 모델의 조건을 검토하고, 정확한 물리적 특성을 반영하는 것이 중요합니다.

 

1.2 기본 해석기법

해석을 수행할 때 가장 중요한 것은 경계 조건 설정, 하중 적용, 그리고 메시 품질 관리입니다.

기본적인 해석기법에는 다음과 같은 요소가 포함됩니다.

 

정적 해석(Static Analysis): 제품이 외부 하중을 받았을 때 발생하는 응력과 변형을 분석합니다.

 

선형 해석(Linear Analysis): 하중과 변형이 비례하는 상태에서 수행하는 해석 방법으로, 대부분의 구조물 해석에서 사용됩니다.

 

비선형 해석(Nonlinear Analysis): 재료의 변형이 크거나 접촉이 포함된 경우 사용하는 기법입니다.

 

진동 해석(Modal Analysis): 구조물의 고유 진동수를 분석하여 공진(Resonance) 문제를 예방합니다.

 

 

 

2. 메시 밀도

2.1 메시 밀도의 중요성

메시는 모델을 작은 요소(Element)로 나누어 해석하는 기본 단위입니다.

메시 밀도가 높을수록 해석 정확도가 증가하지만, 연산 시간이 길어질 수 있습니다.

따라서 해석 목적에 맞는 최적의 메시 밀도를 설정하는 것이 중요합니다.

 

2.2 메시 밀도 설정 방법

일반 메시(Standard Mesh): 기본적인 요소 크기로 구성되며, 해석 속도가 빠릅니다.

세밀한 메시(Fine Mesh): 높은 정밀도가 요구되는 경우 사용하며, 작은 요소로 구성됩니다.

적응형 메시(Adaptive Mesh): 자동으로 요소 크기를 조정하여 효율적인 해석이 가능합니다.

 

 

 

3. 구조적 결함 및 메시 컨트롤(MC)

3.1 구조적 결함이란?

해석 모델에서 발생할 수 있는 오류로, 부정확한 결과를 초래할 수 있습니다.

대표적인 구조적 결함은 다음과 같습니다.

 

불완전한 구속(Boundary Condition Error): 모델이 적절히 고정되지 않아 비현실적인 변형이 발생하는 경우

 

잘못된 접촉 설정(Contact Error): 접촉면이 올바르게 정의되지 않아 힘이 전달되지 않는 문제

 

부적절한 요소 크기(Improper Element Size): 메시가 너무 크거나 작아 결과가 왜곡되는 경우

 

3.2 메시 컨트롤(MC) 활용법

메시 컨트롤 기능을 사용하면 특정 영역에 더 높은 해상도를 적용하여 해석 정밀도를 높일 수 있습니다.

 

지역적 메시 세분화(Local Refinement): 응력이 집중되는 부분에만 세밀한 메시를 적용

 

곡률 기반 메시(Curvature-Based Mesh): 곡면이 많은 모델에서 더욱 정밀한 요소 생성

 

점진적 메시 크기 변화(Gradual Mesh Transition): 요소 크기를 점진적으로 조정하여 해석 효율성 향상

 

 

 

4. 자동세분화(h-A) 해석기법

4.1 자동세분화(h-A)란?

자동세분화 해석기법은 해석 정확도를 높이기 위해 메시 크기(h)와 요소의 차수(A)를 자동으로 조정하는 방법입니다.

 

4.2 자동세분화 방식

h-방식(h-method): 메시 크기를 줄여 요소를 더욱 촘촘하게 배치하여 해석 정확도를 향상

 

A-방식(A-method): 요소의 다항식 차수를 높여 해석 정밀도를 개선

 

h-A 혼합 방식(h-A Adaptive Method): 두 가지 방법을 조합하여 효율적인 해석 수행

 

 

 

5. 설계스터디(DS-1) 해석기법

5.1 설계스터디(DS-1)란?

설계스터디(Design Study, DS-1)는 해석을 통해 다양한 설계 변수의 영향을 분석하는 기능으로, 제품 최적화를 위한 중요한 과정입니다.

 

5.2 설계스터디 해석 단계

설계 변수 설정: 모델의 크기, 재료 특성, 하중 조건 등을 변수로 지정

 

조건 정의 및 실행: 특정 목표(예: 최대 응력 50MPa 이하)를 설정하고 해석 실행

 

결과 분석 및 최적 설계 도출: 해석 결과를 비교하여 최적의 설계를 선택

 

 

 

6. 결론

솔리드웍스에서 해석을 수행할 때는 해석결과의 신뢰성 확보, 적절한 메시 밀도 설정, 구조적 결함 방지, 자동세분화 해석기법 활용, 설계스터디(DS-1) 적용이 필수적입니다.

이를 통해 보다 정밀하고 신뢰할 수 있는 해석 결과를 얻을 수 있으며, 효율적인 제품 설계를 수행할 수 있습니다.

 

2025.02.24 - [솔리드웍스] - 솔리드웍스 정적 구조해석 완벽 가이드: 재료역학과 유한요소 해석이론

솔리드웍스 정적 구조해석 완벽 가이드: 재료역학과 유한요소 해석이론