cosmosworks4 - Analysis COSMOS/WORKS를 이용한 설계...

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Unformatted text preview: Analysis COSMOS/WORKS를 이용한 설계 단계에서의 CAE COSMOS/W orks 해외 활용 사례 COSMOS/Works는 다쏘시스템의 자회사인 SRAC사의 유한요소 패키지이다. 이 소프트웨어는 기본적으로 SolidWorks의 사용자들인 설계 엔지니어를 대상으 로 하기 때문에 Structural Bundle의 경우 SolidWorks안에서 구동이 되며 설계 진행 단계에서 바로 적용된다. 2회에 걸쳐 간단하게나마 따라하기를 진행해 보았 으므로 이번 호에는 각 분야별 해외 활용 사례를 통해 실제 현업에서 어떻게 사 용되어지고 있는 지에 대해 알아보도록 하겠다. Aerospace ■ 회사명 : Nichols Aircraft Division Parker Hannifin Corp. Aerospace Group ■ 사용 해석 모듈 : Linear Static, Frequency ■ 사용 CAD : SolidWorks COSMOS/Works를 사용하고 있다. 개발자들은 SolidWorks를 이용하여 매우 복잡한 Housing을 SolidWorks를 이용하여 빠르고 쉽게 형상설계를 했으며 해석을 병행하였다. 이 Housing은 Valve의 인터페이스, Debris Monitor, Filter그 외의 모든 부품들을 조절해야하며 각각의 업체 에서 공급해온 부품의 사양에 맞게 펌프(Pump)의 Element를 설 계해야하며 펌프 설계시 부착위치 또한 많이 고려해야 했다. 예를 ichols Aircraft Division Parker Hannifin 사의 들어 펌프가 어디에 어떻게 부착되는지 또한 연결되는 부품의 위 Aerospace Division은 Pratt & Whitney,Rolls Royce, 치는 어떠한지 등이다. 담당자가 직면한 제일 큰 문제는 GE 등의 항공기와 메이저 엔진 제조사들과 함께 매우 복잡한 윤 SolidWorks 파일을 해석 프로그램으로 Export 시킬 때의 많은 활장치와 scanvenge pump를 개발하는 회사이다. Geometry가 깨진다는 것이었고, 이로 인해 Mesh 에러가 발생한 N 이 회사에서는 메인으로 사용하고있는 3D CAD는 SolidWorks 다는 것이었다. 우선 개발자들은 해석프로그램업체들을 모두 만나 를 사용하고 있으며, 제품개발 시에 유한요소프로그램인 문제의 상태와 모델을 보여주었다 하지만 형상을 최대한 수정하지 ■ 박 승 은 / 현재 웹스시스템 기술지원부 주임으로 COSMOS/WORKS, Solidworks, DDM을 지원하고 있다. E-Mail은 pse@websco.co.kr 228·CAD&Graphics 2002/3 Analysis 않으며 복잡한 형상을 받아드리는 일은 그리 수월한 일이 아니었다. 그래서 Nichols Aircraft Division Parker Hannifin사는 달 동안 결론을 내리지 못했던 부분은 손쉬운 인터페이스를 이용 하여 단 3주만에 모든 결과를 끝내 매우 신기해하기도 했다. SRAC의 COSMOS/Works를 제품을 구매함과 동시 엔지니어를 담당자들의 말을 인용하면,“복잡한 Loads and Boundary 투입하여 프로젝트에 들어갔다. 이런 형상은 SolidWorks에서 완 Conditions은 COSMOSWorks에서 너무 쉽게 구현되었으며 벽하게 구현되었었다. 그러나 형상이 무척 복잡하여 매우 많은 SolidWorks 인터페이스 내에서 구동되는 장점이 우리들의 어렵 Feature를 가지고 있었다. 이렇게 구현된 데이터를 복잡한 데이 고도 오래된 숙제를 아주 쉽게 풀어주는 열쇠였던 것 같다. 우선 터 과정없이 같은 인터페이스 내에서 작업하여 쉽게 메시를 구현 COSMOS/Works엔지니어들에게 너무 감사하며 Mesh만을 가지 해 낼 수 있었다.. 여기서 부여된 조건은 진동, 가속, 가압 등의 조 고 한 달을 고민했던 연구원들에게 단 한달 만에 모든 결과를 내어 건들이었으며, 이런 조건들이 모두 반영되어 해석을 수행했으며 주어 결과뿐 아니라 시간까지 줄여주어 개발에 큰 도움이 되었 Mesh의 dof는 무려 130만이나 되었었다. Nichols Aircraft 다.” 등의 반응이었다. 는 Division Parker Hannifin Corp의 담당 엔지니어들은 지난 몇 A utomotive ■ 회사명 : Ingersoll Milling Machine ■ 사용 해석 모듈 : Linear Static ■ 사용 CAD : SolidWorks 으며 제품의 강도를 향상시키기 위해 그림에서처럼 브래킷의 Section에 보강 rib를 세워주었다. 그 결과 하위 어셈블리한 제품 을 공간/가격적인 면에서 아주 좋은 호환성을 가지게 되었으며, 전체적인 프로세스와 전체 개발 원가까지 줄일 수 있었다. 게다가 예전에는 한 제품으로 이루어져 있던 것을 하위 어셈블리화에까지 적용할 수 있었다. Final Design 최종디자인에서 보면 헤드에 18000lbs의 Trust Load가 걸리 면 0.0027인치의 Deflection이 일어나는 것을 볼 수 있다. 이 제 품은 외곽 사이즈는 유지하면서 강도 면에서도 보장되며 Deflection을 줄여야하는 과제를 가지고 있기에 이 과제를 수행하 기 위해서는 제품의 형상과 재질을 모두 다르게 Configulation 만들어 해석을 수행하였다. 그 예로 브래킷을 용접을 고려하여 일 Original Design 반스틸을 이용, 강도를 높였다. 용접물은 강도면에서 보장되면서 생산단가를 높일 수 있기 때문이다. 그리고 또 한가지 변수로 형상 I ngersoll Milling Machine은 자동차 엔진블럭 이송라인을 개 을 수정하고 해석해 보았다. 그 결과 Deflection이 0.12인치에서 발하는 회사로, 3D CAD는 SolidWorks를 주로 사용하고 있 0.0027로 크게 감소했다. 그러면 담당자들의 말을 들어보자. 으며 조립제품 개발시 강도설계를 위해 유한요소프로그램인 COSMOS/Works를 사용하고 있다. “우리는 문제점을 알고는 있었으나 해결점을 찾기란 너무 어려 웠다. 왜냐하면 그 많은 변수를 확인하기 위해 많은 시제품을 만들 설계자가 당면한 문제는 Universial Head Case Bracket 설계 어야했기 때문이다. 하지만 COSMOSWorks를 도입하고서 그런 시 가능한 한 Deflection을 적게 하는 것이다. 왜냐하면 이 브래킷 어려움은 아주 간단하게 해결되었다. 몇 개의 변수를 동시에 하나 각각이 많은 Cutting Head를 이용하기 때문이다. 위의 그림(1)에 의 파일 안에서 모두 해결할 수 있었기 때문이다.” 보이는 것이 전체 어셈블리이고, 하단의 그림(2)는 브라켓 어셈블 “우리 제품은 150개의 독립파트로 이루어져있고 수많은 하위어 리이다. 모델링은 SolidWorks에서 이루어졌으며 그 설계 데이터 셈블리로 뭉쳐 있다. 만약 어셈블리를 해석할 수 없었다면 모든 단 를 가지고 COSMOS/Works로 해석을 하였다. 이 제품은 기존에 일파트를 해석·계산해야만 했다. 지금은 전체 어셈블리도 해석이 는 Gray Cast Iron을 재질로 하였지만 이번에 가단주철로 바꾸었 가능하다. 또한 예전에는 기존의 프로그램으로 2, 3일씩이 걸리던 2002/3 CAD&Graphics·229 Analysis 작업을 COSMOSWorks의 FFE Solver를 통해 단 한 시간만에 개발 프로세스 기간을 줄이는데 큰 도움을 주었다.” 끝낼 수 있다. 이것은 단순히 런 타임만을 줄인 것이 아니라 전체 Pow er ■ 회사명 : Murray Inc. for General Electric ■ 사용 해석 모듈 : Linear Static, Thermal, Nonlinear ■ 사용 CAD : SolidWorks 더 난이도 있는 해석을 하고자 할 때에도 바로 연결되는 확장성을 높게 평가하였다. 매번 제품이 달라지기 때문에 그때마다 요구되 어지는 해석도 달라지기 때문에 확장성이 보장되지 않는다면 큰 손해이기 때문이다. 그럼 담당자가 작업한 Insulating 브래킷을 한번 살펴보도록 하자. M urray사는 기술개발 용역업체로 여기서는 설계 툴로 Murray는 GE사의 Power Transformers를 위한 Insulating SolidWorks를 이용하며, 해석 툴은 COSMOSWorks 브래킷을 의뢰 받았다(좌측 그림 참고). 이 파트의 재질은 30% Intermediate Bundle을 사용하고 있다. Glass-filled Thermoset Polyester였는데 이런 특수한 재질을 COSMOSWorks를 사용하기 전에 이들은 다른 해석 프로그램 COSMOS/(tm) Material Library에서 발견할 수 있었다. 그래서 을 사용하고 있었으나, 이슈가 일어날 때마다 항상 부딪히는 문제 처음 디자인과 나중 디자인을 동시에 해석하면서 그의 재질 또한 는 매번 다른 형상과 긴 런타임이었다. 담당자의 말을 인용하여 도 또 하나의 해석으로 사용할 수 있었다. Murray사는 General 입 배경을 들어보자. Electric 브래킷을 Insulator에 수직하게 테스트하였고, “1996년 겨울, 우리가 맡게된 설계제품을 기존의 프로그램으로 Lightening이 Poles 중의 하나를 치게 되면, Insulator는 도저히 할 수 없다는 것을 알게 되었다. 3일 동안 메시를 하기 위 Transformer에 오버로드가 걸리는 것을 방지하게 된다. 이 제품 해 시간을 허비했고 결국 하기는 했지만 결과를 낼 수가 없었다. 은 유저가 사용 중에 브래킷에 걸리는 벤딩로드에 의해 브래킷이 그러던 중 COSMOSWorks 데모를 통해 처음으로 COSMOS 파단되는 일이 생겨나 General Electric는 생산이 임박한 가운데 /FFE Solvers를 볼 수 있었다. 그때 그 데모엔지니어는 우리가 3 다시 브래킷을 재설계해야만 했다. 다행히 기존의 브래킷의 테스 일간에 고생했던 메시를 모델링을 수정하지 않고 바로 그 자리에 트결과를 가지고 Failure Loads를 알 수 있었기에 정확한 기준을 서 끝내었으며 30분만에 결과까지 보여 주었다. 물론 바로 가지고 수정된 새로운 모델을 COSMOSWorks를 이용하여 해석 COSMOSWorks를 구매를 했다.” 해볼 수 있었다. 해석 결과 아래의 그림처럼 아주 근접한 결과를 Murray 같은 용역업체는 개발시간이 한정이 되어 있으면서 그 얻어낼 수 있었다(아래 그림 참조). 개발기간이 바로 비용(Cost)과 민감하게 연결되는 회사이다. 안정 된 제품을 설계함과 동시에 개발기간을 단축시켜야하는 부분이 COSMOSWorks의 장점과 맞아 떨어졌던 것이다. 게다가 COS MOSWorks의 용이한 사용자 환경이 인력을 고용하고 그 인원을 이끌어 가는데 결정적인 역할을 해주었던 것이다. 이들은 또한 좀 Original Design Final Design 맺음말 지금까지 4회에 걸쳐 SolidWorks내에서 구동되는 COSMOSWorks의 따라하기와 활용사례 등을 살펴보았다. COSMOSWorks에 관심을 가지고 있는 독자는 www.COSMOSWorks.com과 www.websco.co.kr을 통해 15일 트라이얼 버전을 받을 수 있다. 230·CAD&Graphics 2002/3 ...
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