모델링 방식과 작업 흐름

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GTS NX 만의 업무 프로세스

 - 모델링에서 해석 / 결과분석 및  출력까지

 

GTS NX의 모델링 방식

GTS NX에서는 해석 모델의 차원과 형상에 따라 다양한 방법을 사용하여 기하모델을 작성하고 요소망을 생성할 수 있습니다. 특히 midas GTS는 기하형상의 고급 모델링 기능과 다양한 Auto-mesh 생성 기능을 지원하므로 절점과 요소의 수조작에 의한 방식에 비해 복잡한 모델을 훨씬 편리하고 빠르게 작성할 수 있는 장점이 있습니다.

 

GTS NX에서의 작업 흐름

일반적인 midas GTS의 작업 흐름은 다음과 같습니다.

  • 기하 모델링 (Geometry Modeling)

  • 요소망 생성 (Mesh Generation)

  • 해석 조건의 부여 (Analysis Condition)

  • 해석 (Analysis)

  • 결과 분석 (Post-processing and Result Evaluation)

GTS NX의 작업 흐름을 이해하기 위해 3차원 터널에 대한 간단한 시공 단계 해석의 예를 살펴봅니다.

 

기하 모델링 (Geometry Modeling)

GTS NX에서는 기본적으로 해석 대상을 표현하는 기하데이터를 먼저 작성한 후, 이를 기반으로 요소망 생성과 같은 후속 작업을 수행합니다. 기하데이터는 GTS NX가 제공하는 기하 모델링 기능을 이용하여 직접 작성할 수 있고, CAD 등과 같은 전용 모델링 프로그램에서 작성된 기하모델 데이터로부터 불러들일 수 도 있습니다.

GTS NX는 다양한 고급 기하 모델링 기능을 제공하므로 절점과 요소를 이용한 기존의 수동 모델링 작업에 비해 훨씬 효율적으로 복잡한 3차원 지반 및 터널 해석 모델을 작성할 수 있습니다.

 

 

요소망 생성 (Mesh Generation)

작성한 기하모델에 해석을 위한 요소망을 생성합니다. 일반적으로 솔리드 모델과 쉘 모델에 대해서 각각 육면체(Hexa) 요소와 사각형(Quad) 요소의 해석 결과가 우수하기 때문에 육면체 요소망과 사각형 요소망을 사용하는 것이 바람직하지만, 솔리드 기하모델의 형상이 복잡한 경우에는 자동요소망 생성기능(Auto-Mesh)으로 고차의 사면체(Tetra) 요소 또는 하이브리드 요소를 작성하여 사용할 수도 있습니다. 하이브리드 요소 형상의 경우 사각뿔과 사면체 형상을 조합하여 육면체 중심으로 요소를 생성하는 방식입니다.

 

<하이브리드 요소형상>

 

GTS NX는 해석에 적합한 최적의 요소망을 쉽게 만들 수 있도록 다양한 요소망 밀도 제어기능과 자동요소망 생성기능, 사상요소망 생성기능(Mapped-Mesh), 요소망 추출기능(Protrude-Mesh)들을 제공합니다.

 

 

 

해석 조건의 부여 (Analysis Condition)

GTS NX의 다양한 해석 조건 부여 기능을 이용하여 물성치, 하중, 경계조건을 입력합니다. GTS NX에서는 절점과 요소뿐만 아니라 기하 데이터에도 하중, 경계조건을 부여할 수 있으므로 형상이 복잡한 모델 작업 시 매우 효율적입니다.

실무적인 관점과 윈도우 프로그램의 장점을 최대한 반영하여 개발된 하중, 경계조건의 지정 및 확인 기능은 편리한 GUI 환경에서 다양한 시뮬레이션 기능을 함께 지원하여 사용자의 작업 오류를 최소화 시켜줍니다. 그리고, 모든 하중/경계조건에 대해서는 GUI 환경에서의 입력, 조작뿐만 아니라 MS-Excel과 호환되는 테이블을 이용한 입력/조작 기능도 함께 지원됩니다.

 

해석 (Analysis)

『해석 조건의 부여』단계에서 지정한 각종 하중, 경계조건과 해석제어 데이터를 토대로 해석을 수행합니다. 해석이 진행되는 동안 메시지 출력창을 이용하여 해석의 진행 상황과 각종 오류 정보 등을 확인할 수 있습니다.

GTS NX는 유한요소법(FEM: Finite Element Method)을 기초로 하여 성토, 굴착 및 재료변화 등이 포함된 시공단계해석과 정상/비정상 침투류해석(Steady-state/Transient Seepage Analysis)은 물론이고, 각종 일반 정적/동적해석 등 지반 및 터널구조물 해석에 필요한 모든 해석 기능을 제공합니다. 뿐만 아니라 GTS NX는 해석기의 핵심인 연립방정식 Solver로 대규모 모델의 반복해석에서 가장 우수한 성능을 보이는 Multi-frontal Sparse Gaussian Solver를 탑재하여 해석 시간을 획기적으로 단축시켰습니다.

 

결과 분석 (Post-processing and Result Evaluation)

해석이 정상적으로 종료되면 결과를 검증하고 실제 설계에 필요한 각종 수치 데이터를 수집, 정리합니다. 대규모 모델과 복잡한 시공단계해석 결과 처리에 최적화된 GTS NX의 Post-processor는 애니메이션을 포함한 다양한 그래픽 처리 기능과 MS-Excel과 호환되는 결과 테이블 및 그래프 작성 기능을 제공하여 기존의 정적인 그래픽 화면과 수작업에 의존하던 결과 분석 및 정리 작업을 획기적으로 개선시켜줍니다.