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기하모델링 개요

  • 기하 데이터는 다음 표에 정리된 개체들과 이들의 상호 관계에 의한 조립으로 타입과 형상이 정의됩니다.

    • 닫힌 Wire와 Face, 닫힌 Shell과 Solid는 하위 개체의 구성이 동일하므로 서로 자유롭게 타입을 변환시킬 수 있다.

    • Face의 경계는 1개의 Wire이고, Solid의 경계는 1개의 Shell이다.

    • Edge를 Extrude하면 Face가 되고, Wire를 Extrude하면 Shell이 된다. 이 Shell은 Wire의 각 하위 Edge를 Extrude한 Face의 그룹으로 구성된다.

    • Compound는 주로 관리의 편의를 위해 사용된다. (예: 수백개의 Curve로 구성된 AutoCAD DXF 파일을 Import한 후 Curve들을 그룹지정)

예제

  • 몇 가지 간단한 예를 이용하여 개체의 구성과 상/하위 개체의 관계를 정리해 봅니다.

Note

  • Face의 내/외부 경계는 Edge의 개수와 무관하게 항상 Wire이다.원과 같이 닫힌 Edge의 경우, 시작/끝 Vertex가 동일하다.

Note

  • 인접한 Face를 Shell로 묶으면 공통의 Edge는 각 Face 사이에 공유된다. 오른쪽 그림에서 Shell로 묶기 전에는 모두 8개의 Edge가 존재하지만 Shell로 묶은 후에는 Edge가 7개가 된다.Edge와는 달리 Wire는 공유되지 않는다.

  • GTS NX의 기하 모델링 기능은 하향식 모델링 방식과 상향식 모델링 방식을 모두 지원하므로 해석 모델 형상의 특징과 사용자의 편의에 따라 자유롭게 모델링 방식을 선택 또는 혼용하여 사용할 수 있습니다.

모델링 방식

하향식 모델링 방식  (Top-down Modeling 방식)

  • 직접 상위 개체를 만들면 이 개체를 구성하는 하위 개체들은 프로그램에 의해 자동으로 생성되는 방식입니다. 사용자가 하위 개체의 구성 등에 대해 자세하게 고려하지 않더라도 생성하고자 하는 최상위 개체의 형상에만 집중하면서 작업할 수 있으므로 편리합니다. 모델의 간단한 부분이나 초기의 기본 형상을 작성할 때 주로 사용합니다.

  • <예> Primitive Box를 사용하여 지반을 표현하는 Solid를 만들면 이 Box를 구성하는 하위 개체인 Face, Wire, Edge 등이 자동으로 생성됩니다.

상향식 모델링 방식 (Bottom-up Modeling 방식)

  • 먼저 모델 형상의 특징을 정의할 수 있는 적절한 하위 개체를 만든 다음에 생성된 하위 개체를 토대로 상위 개체를 모델링하는 방식입니다. 형상이 복잡하여 직접 상위 개체를 만들 수 없는 모델에 주로 사용되며, 하향식 모델링 방식에 비해 상대적으로 작업량은 많지만 하향식 모델링 방식으로 표현이 불가능한 복잡한 형상도 표현할 수 있습니다. 실무 모델링에서는 거의 대부분 이 방식을 이용하여 작업을 수행합니다.

  • <예> 실제 지표면 또는 지층을 표현하는 곡면은 직접 모델링하는 것이 어려우므로, 먼저 곡면 형상의 특징을 표현할 수 있는 Point, Edge들을 만들고, 이것들을 연결하여 곡면을 생성합니다.

  • CAD 데이터의 누락된 부분을 복구할 때에는 대부분 이 상향식 모델링 방식을 사용하게 됩니다.

  • 상향식 모델링 방식에 따른 실제 모델링 과정은 다음과 같은 과정으로 이루어집니다.

    GTS에서 기하 모델링 작업의 흐름

  • 아래 그림과 같은 간단한 예제를 이용하여 위의 기하 모델링 작업 흐름을 보다 자세하게 살펴 봅니다.

  • GTS NX는 다양한 기하 모델링 기능들을 충실하게 제공하므로, 대부분의 모델링 작업을 마치 실제 시공을 모사(simulation)하듯이 수행할 수 있습니다. 즉, 먼저 기준이 되는 초기 모델을 만든 다음에 이 초기 모델에서부터 불필요한 부분을 제거하고 특정 개체를 기준으로 모델을 분할하는 개념으로 작업을 수행합니다.

예제

  • 이 예제에서는 지반을 초기 기준 모델로 설정합니다.

    • ① 먼저 지반의 단면을 생성합니다. 지표면의 측정 좌표를 이용하여 B-Spline Curve(Edge)를 생성하고, Line(Edge)으로 단면의 나머지 부분을 생성합니다.

    • ② 작성한 단면으로부터 Solid를 Extrude하기 위하여 Edge들을 그룹으로 지정하여 1개의 닫힌 Wire를 생성합니다. 닫힌 Wire는 Face와 하위 개체의 구성이 동일하므로 Shell 또는 Solid로 Extrude할 수 있습니다.

    • ③ 닫힌 Wire를 Extrude하여 초기 지반을 형상화한 최상위 개체 Solid(A)를 생성합니다.

    • ④ ①~③ 의 과정과 동일한 방법으로 갱구부 단면을 Curve(Edge, Wire)로 작성하고, 갱구부에서 제거할 부분의 기본 형상이 되는 Solid(B)를 Extrude합니다.

    • ⑤ ④에서 Extrude한 Solid(B)에서 갱구부 입구면이 경사지도록 Solid(B)에 부분적인 수정을 가합니다.

    • ⑥ 이제 Solid(A)에서 Solid(B)부분을 제거하여 Solid(A)의 형상을 변경합니다.

    • ⑦ Solid(A)를 터널 부분과 지반 부분으로 분리시켜야 합니다. 이를 위해 먼저 두 부분 사이의 경계가 되는 경계면(Surface: Face, Shell)을 생성합니다.

    • ①~②의 과정과 유사한 방법으로 갱구부 입구에 터널 단면(Wire)을 생성한 다음에 이 단면(Wire)으로부터 경계면이 되는 Shell(C)를 추출합니다.

    • ⑧ 터널 부분과 지반 부분을 구분하는 Shell(C)로 Solid(A)를 분할합니다.

    • ⑨ 터널 부분의 Solid인 Solid(A2)를 시공단계 별로 다시 분할시켜야 합니다. 이를 위해 먼저 각 시공단계 사이를 구분하는 경계면(Face)을 생성합니다.

    • ⑩ ⑧의 과정과 유사하게 ⑨에서 생성한 경계면으로 터널 부분 Solid(A2)를 분할하여 최종 기하 모델을 완성합니다.

    • ⑪ 완성된 기하모델에 Auto-mesh 기능을 이용하여 요소망을 생성합니다.

최종 수정일: 2026-03-26