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Multiscale Designer(35 HWU)

HyperWorks | Analysis & Optimization

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제품소개

멀티스케일 디자이너는 연속, 직조 및/또는 단섬유(Chopped Fiber) 복합재, 허니콤 코어, 강화 콘크리트, 토양, 뼈 및 기타 다양한 이종 재료의 다중 스케일 재료 모형을 개발하고 시뮬레이션을 하기 위한 효율적 도구입니다. 응용 분야로 설계, 파괴, 통계 기반의 재료 허용치, 피로, 균열, 충격, 충돌, 환경적 물성 저하에 대한 다중 스케일 재료 모델링과 다중 물리 시뮬레이션이 포함되며 옵티스트럭트, 라디오스, LS-DYNA 및 아바쿠스 등의 상용 FEA 솔버 이용을 위한 플러그인이 제공됩니다.

주요기능

실용성 

 멀티스케일 디자이너에는 수십만 개의 유한 요소를 가진 복잡한 단위 셀을 관리 가능한 수의 변형 모드와 상태 변수로 단순화시키는 체계화된 모형 축소 기술이 탑재되어 있습니다. 관심 대상 수치에 요구되는 정확도 수준을 제공하도록 최적 운동학 기술(모드 및 상태 변수)이 자동으로 선택됩니다. 멀티스케일 디자이너에는 단위 셀 모형의 파라미터 기반 라이브러리가 내장되어 있어 최적화와 확률 시뮬레이션이 가능합니다. 현재 파라미터 기반의 단위 셀 모형 라이브러리에는 연속 섬유, 직물, 차핑드 섬유(단/장), 정렬 입자 및 임의 입자 미세 구조 등이 포함되어 있습니다. 따라서 복잡한 단위 셀 모형을 만들어 거시적 FEA 솔버에 연결시키는 작업이 불필요합니다. 파라미터 기반의 단위 셀 라이브러리 외에도 사용자 정의 단위셀 모형(CAD 및/또는 FEA 메시)을 가져오거나 멀티스케일 디자이너 내에서 완벽하게 만들 수 있습니다.

 

수학적 완벽성

 멀티스케일 디자이너에는 스케일 분리 문제가 없고 다중 스케일 경쟁 제품과 달리 메시에 민감하지 않은 결과를 제공합니다. 쿠폰 레벨에서 사용자가 지정한 실험 데이터에 기초하여 멀티스케일 디자이너가 특성 재료 길이 스케일을 자동으로 확인합니다. 또한, 멀티스케일 디자이너에는 확률적 다중 스케일 기능이 포함되어 있어 기하학적 불확실성과 재료 불확실성을 거시적 차원의 구성요소 불확실성으로 변환 시켜줍니다.

 

유효성 검증 

 멀티스케일 디자이너는 실험적 재료 데이터베이스 및 높은 수준의 불확실성을 가진 모형 파라미터(공극률, 미세 균열, 계면/상 접촉면 특성)를 확인하는 다중 단계 최적화 엔진과 통합되어 있습니다. 

 

다목적성 

 진보화된 멀티스케일 디자이너에 포함된 기능: 테스트를 최소화하고 정확도를 높이는 A 및 B 기반 재료 허용치 생성, 미세 구조 최적화, 다중 스케일 피로 및다중 스케일 다중 물리 시뮬레이션 기능을 보유하고 있습니다.

 

예측 정확도 

 멀티스케일 디자이너는 다양한 위상 재료의 기본적인 물리적 거동인 손상 및 소성 법칙을 고려하여 이종재료 물성 개발을 구현 할 수 있습니다. 각각의 재료들은 3D FEA로 표현되며 비선형 재료로 정의 할수 있습니다. 멀티스케일 디자이너에는 비선형 물성 법칙인 탄소 및 유리섬유와 같은 취성재료, 연성재료의 소성모델, 하이브리드 손상, 취성 및 연성 거동에 대한 손상 모델이 포함됩니다. 비선형 재료에 대해서는 파라미터 입력을 통해 정의가 가능하여 이종재료 물성치 개발을 위한 실험적 절차를 최소화 할 수 있습니다. 추가적으로 멀티스케일 디자이너는 다양한 타입의 모델 (Unidirectional, Woven, Chopped)을 제공하고 있으며 이종 재료 모델의 예측 정확도를 위해 실험 데이터와의 검증을 수행할 수 있습니다.

 

유연성 

 멀티스케일 디자이너는 다양한 표준 쿠폰(unnotched, notched, shear, bend)으로 파라메트릭 시뮬레이션을 할 수 있는 FEA 매크로 솔버를 내장하고 있습니다. 그리고 Stochastics 모듈은 Monte Carlo 및 Sparse Grid Stochastics 와 함께 파라메트릭 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다. 각 Multiscale 재료 모델의 파라미터는 평균, 표준 편차 및 분포 유형 파라미터 입력을 통해 확률 분포 함수(PDF)를 제공합니다. Stochastic 시뮬레이션 결과는 “가상 허용 가능성” 평가를 위한 A- 및 B- 기반 재료 허용치를 직접 계산 시 사용되는 PDF입니다.

 

메카니컬

 멀티스케일 디자이너 - 메카니컬은 선형 및 비선형 재료 모형을 계산합니다. 이렇게 계산된 모형은 이후 비선형 분석에 이용하여 거시 수준의 모델링 비용과 대등한 계산 비용으로 미세 수준의 응력장 및 변형 문제를 해결할 수 있습니다. 미세 수준의 특성을 사전에 알고 있는 전향적 균질화 방식과 알려진 거시 수준의 균질화된 특성으로부터 미세 수준의 특성이 결정되는 역 최적화 방식을 모두 이용할 수 있습니다. 멀티스케일 디자이너 – 메카니컬은 미세 상의 비탄성 변형을 나타내는 내부 변수를 극소화시키고, 쿠폰 및 구성요소 수준에서 50개 이상의 다양한 복합재 벤치마크 문제를 검증 대상으로 이용하는 미소 기계 접근 방식에 기초하고 있습니다.

 

확률분석 

 멀티스케일 디자이너 - 전향적 균질화와 역 최적화 확률 시뮬레이션 기능을 제공합니다. 전향적 균질화 확률 시뮬레이션 프로세스는 거시 수준의 형상과 구성요소 특성의 가변성을 고려하여 균질화된 거시 수준의 특성을 얻기 위한 확률 분포 함수를 계산합니다. 역 최적화 확률 시뮬레이션 프로세스는 거시 수준(쿠폰)에서 실험 데이터의 가변성을 토대로 미세 수준의 구성요소 특성을 보여주는 확률 분포 함수를 역 엔지니어링합니다. 멀티스케일 디자이너 – 확률분석은 테스트 방법으로 뒷받침되는 가상 허용치를 통해 A 및 B 기반 재료 허용치 계산에 필요한 데이터를 제공합니다.

적용분야 및 응용사례

 

HyperMesh에서 외부 유닛 셀 정의

 

기질 상 및 균질한 평직 단위 셀


 

다중 방향의 균일한 평직 단위 셀 스택으로부터의 

라미네이트