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SOLIDWORKS® Simulation

SOLIDWORKS® Simulation

SOLIDWORKS ® Simulation 은 구조해석 소프트웨어로 제조하기 전에 제품 설계를 가상의 공간에서 테스트할 수 있습니다. 이는 실제 프로토타입 및 테스트 비용은 낮추면서 제품의 품질은 높일 수 있는 혁신적인 기능을 제공 합니다.

SOLIDWORKS® Simulation 왜 필요한가요?

제품에 구조적인 결함이 생기셨나요? 원가절감이 필요하신가요?

  • SOLIDWORKS Simulation 제품 엔지니어들이 복잡하고 중요한 엔지니어링 관련 의문점에 대한 답변을 찾을 수 있도록 환경을 제공합니다.
  • SOLIDWORKS Simulation을 사용하면 새로운 설계 솔루션의 연구에 수반되는 위험 부담과 프로토타입 제작 횟수를 줄일 수 있어서 제품을 보다 빠르게 출시 할 수 있습니다. 또한 설계 프로세스 초기에 제품의 성능을 파악함으로써 과도한 설계로 인한 비용 낭비를 방지합니다.
  • SOLIDWORKS Simulation은 솔리드웍스 환경에 완벽하게 통합되어 있기 때문에 설계자와 시뮬레이션 전문가가 개발 과정의 어느 단계에서든 원활하게 활용할 수 있습니다.
  • SOLIDWORKS Simulation은 설계자 누구나 쉽게 배우고 빠르게 현업에 적용할 수 있습니다.

영국에서 조사된 한 보고서에 의하면 제품 개발에 지속적인 투자를 하는 기업들이 그렇지 않은 기업 대비 200% 이상의 성장을 이루었음을 보여주고 있습니다.

제품구성에 따른 기능

  • SOLIDWORKS Simulation Standard

    • 선형 정적해석
    • 모션 시뮬레이션
    • 피로해석
    • 경향 분석기
  • SOLIDWORKS Simulation Professional

    • 고유진동수 좌굴해석
    • 낙하/충격해석
    • 이벤트 기반 모션
    • 하중 케이스
    • 형상최적화 해석/위상최적화해석
    • 열해석
    • 압력용기 설계
  • SOLIDWORKS Simulation Premium

    • 동적해석
    • 모달 시간 기록
    • 조화
    • 복합재
    • 임의진동
    • 응답 스펙트럼

SOLIDWORKS® Simulation 해석 종류


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파트/어셈블리의 정적 해석

▶ 손쉬운 경계조건 부가 – 핀/볼트/스프링 조건의 사용
▶ 변위 / 반력 / 변형률 / 응력 / 안전계수
▶ 직관적인 결과 판단 ->안전계수 플롯, 경향분석기
▶ 여러 조건 변경에 따른 경향 판단 -> 설계시나리오
▶ 해석된 모델의 재 사용 -> 변형 형상 저장

제품의 수명에 대한 반복적인 하중 효과 해석

▶ 효율적인 제품 수명 예측
▶ SW 재질 DATA에 S-N 커브 정보 제공
▶ 피로 수명 및 손상 비율 계산
   - 설계를 빠르고 효율적으로 조정하여 제품 수명 달성
   - 파트 교체 등 권장 유지관리 일정 정립
   - 실패 최소화, 보증 비용 절감, 제품 수명 극대화

강체의 거동 문제에 대한 해결책 제시

▶ 힘, 스프링, 댐퍼, 중력, 접촉 문제 해결
▶ 모션 해석 후 부품단위의 구조해석 수행
▶ 이벤트 기반 및 시간 기반 모션 해석 수행

진동 또는 불안정 모드에 의한 장비 수명 저하 및 파손의 유발 방지

▶ 고유 진동수 및 모드 형상 계산
▶ 고유진동수의 변경 (공진회피)
▶ 모델링 변경
▶ 재질 변경
▶ 질량의 효과적 배치

축 하중에 의해 발생하는 급격한 대변위 현상

▶ 축 방향에서 하중을 받은 얇은 파트, 단품이 있는 제품
▶ 축 방향 압축 하중을 받는 가늘고 긴 구조물

파트/어셈블리에서의 온도 변화 및 열 응력 확인

▶ 전도, 대류, 복사를 통해 온도, 온도 구배
▶ 등방성, 이방성, 온도의 의존성 재질 사용 가능
▶ 정상상태/비정상상태의 열 해석
▶ 열 변형 문제 예측 및 해결

제품이 바닥에 떨어졌을 경우의 해석

▶ 중력, 낙하거리, 속도, 바닥의 종류 지정
  - Rigid / Flexible Target
▶ 해석 후 변위, 속도, 가속도 및 응력확인
  - 1차 충격으로 인한 제품 내부의 2차 충격 계산
  - 핵심 부품의 최대 중력 가속도 파악

설계 목적에 의거하여 자동으로 모델 최적화

▶ 목적 : 최소/최대 질량, 체적, 고유 진동수
▶ 설계변수 : SOLIDWORKS에서 주어진 모든 치수
▶ 구속 : 제품 성능에 대한 요구 조건 (응력, 변위, 진동한계 등)
▶ 효과 : 최적의 모델 도출, 재료 (원가) 절감, 제품의 품질 향상

최적화 목적 및 지오메트리 구속 조건을 충족하는 부품의 형상 탐색

▶ 설계 최적화와 다르게 초기 설계가 없어도 제품 개념 설계에 유용한 방법
▶ 응력 대 무게의 최고 비율 목적으로 부품 형상 도출
▶ 효과 : 컨셉 단계에서도 설계 반복 작업을 대체하여 최고의 설계 결과물 도출
▶ ‘시뮬리아’의 위상 최적화 솔루션인 ‘Tosca’의 알고리즘을 사용

압력 용기 규격(ASME)의 해석

▶ 여러 정적 스터디의 결과를 원하는 계수로 조합하여 반영

비선형 문제에 대한 해결책 제시

▶ 동적(시간종속) 하중 및 조건의 변화
▶ 제품의 대변위 및 대변형 문제
▶ 고무 또는 플라스틱의 비선형 재질에 대한 거동 분석

여러 소재를 결합하여 만든 고성능 재료해석

▶ 여러 종류의 재료를 적층하여 제작되는 재질: 방향, 두께
▶ 정적, 고유 진동수, 좌굴해석
▶ 쉘 요소 사용

시간 변동 하중이 제품에 구족적 반응을 확인

▶ 모달 시간 기록 (과도 응답 해석)
  : 시간에 따른 하중 변화가 명확할 때 하중의 변화에 따른 응답 분석
▶ 조화 진동 해석 (주파수 응답 해석)
▶ 불규칙 진동 해석 (랜덤 응답 해석)
▶ 응답 스펙트럼 해석 (스펙트럼 해석)

SOLIDWORKS® Simulation을 활용한 산업별 해석 사례


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공정별 Glass 처짐 분석

▷ 문제점 : 고온의 LCD 건조챔버 내부의 GLASS처짐에 대한 측정 및 육안 검사가 불가능하여,
실제 공정 조건의 PITCH적용에 어려움 발생

▷ 개선방안 : 고온 상태에서의 GLASS처짐을 구조해석으로 적용하여,
실제 공정조건의 PITCH결정시 변수 값으로 적용함

▷ 필요해석 : Statics Analysis, Thermal Analysis

Humidifier 압력 용기의 구조 안전성 평가

▷ 문제점 : 산업용 Humidifier 압력 용기의 경우 내부 압력 조건에 따라 용기의 취약 부위 판단 및
파손여부를 확인이 필요-> 실험 결과의 경우 비용 및 취약 부위 판단이 어려움이 있음.

▷ 개선방안 : CAE 해석을 통해 다양한 가압 조건을 적용하고 취약 부위를 파악 하고 압력 조건에
따른 경향 분석을 통해 용기의 최적의 두께 및 설계 개선을 진행

▷ 필요해석 : Statics Analysis

PBD 타설 장비의 구조안전성 평가

▷ 문제점 : 지반 개량작업시 사용되는 PBD(Plastics Board Drain) 타설 장비는 상부 구조물에 많은
하중이 작용하여 구조물의 특성상 휨이나 변형이 발생할 수 있음.

▷ 개선방안 : PBD 타설 장비의 경우 Beam 구조물로써 일반적인 3D 메시를 이용한 해석시 시간과
정확도가 떨어지므로 Beam 메시로 해석을 수행하고 특정 부위는 Solid 및 Shell 메시를 혼용하여
정확도를 증가시켜 안전성을 판단

▷ 필요해석 : Statics Analysis

AGV로봇의 Fork 처짐해석

▷ 문제점 : 무인운반장치(AGV) 로봇의 물류 이동시 Fork에 설계 기준을 초과하는 처짐이 발생,
정확한 원인 파악이 불가능한 상황으로 CAE 해석을 통해 원인 분석 진행.

▷ 개선방안 : AGV 모델에 적재물의 하중 및 Fork 이송시 발생하는 가속도 조건을 고려하여 실제
처짐량과 분석 진행, 각 부분별 처짐량 기여도 분석을 하여 보강 작업 후 처짐량 분석

▷ 필요해석 : Statics Analysis

지게차의 Drive-Axle 구조해석

▷ 문제점 : 지게차의 차축으로 동력을 전달하는 Drive-Axle의 경우 구조적 강성이 매우 중요한 부품
부품으로 기존 제품의 내구성 향상과 다양한 하중 조건에 의한 구조적 안전성 검증 필요

▷ 개선방안 : 전기적 신호를 전달하는 FeedThrough 내부에 충전된 질소 가스의 내압에 의한 응력 및
변위계산을 통한 취약 부위 분석 및 구조적 거동 분석을 통한 제품의 안전성 검토

▷ 필요해석 : Statics Analysis

축전기 감시반의 탄성마운트 구조해석

▷ 문제점 : 잠수함에 설치되는 축전지 감시반은 진동 및 소음을 억제하기 위해 탄성마운트가 추가된다.
이러한 탄성마운트의 잠수함 거동에 따른 변위 및 고유진동수 해석을 통해 공진 현상 예측과 최대 변위량을
확인한다.

▷ 개선방안 : 잠수함의 함 운동 경사각은 5CASE로 각 위치에 따라 공진 현상이 발생하는지 확인 한다.

▷ 필요해석 : Natural Frequency Analysis, Static Analysis

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