Abaqus Multiphysics
사실적인 시뮬레이션을 위한 완전한 솔루션
Abaqus의 다중 물리 시뮬레이션 및 해석
구조 역학, 유체 역학, 열역학, 전자기학과 같은 다양한 물리적 분야는 서로 밀접하게 연결되어 있습니다. 이는 여러 물리적 현상 간의 상호작용과 한 형태에서 다른 형태로의 에너지 변환이 대부분의 산업 응용 분야에서 매우 중요하기 때문입니다.
예를 들어, 엔지니어가 효율적이고 신뢰할 수 있는 리튬 이온 배터리를 설계하려면 전기화학적 거동뿐만 아니라 전해질의 열 폭주 및 유체 역학과 구조적 굽힘 및 팽창도 고려해야 합니다. 제조 중에도 사출 금형의 플라스틱 흐름이나 전자 조립 중의 습기 축적 등 다중 물리 영향을 제어해야 합니다.
Abaqus Unified FEA 제품군은 다중 물리 문제를 해결할 수 있는 중요한 기능을 갖추고 있습니다. 이러한 기능은 수년에 걸쳐 개발되어 Abaqus의 핵심 기능으로 완전히 통합되었으며, 오늘날 엔지니어링 제품 및 프로젝트에서 광범위하게 사용되고 있습니다.
다중 물리 기술은 처음부터 Abaqus의 일부였습니다. Abaqus V2(1979년)를 시작으로 Abaqus/Aqua는 해양 파이프라인의 유연한 구조물에 대한 유체동학적 파랑 하중을 시뮬레이션합니다. 수년 동안 유체, 열, 전기 결합 및 아래에 나열된 기타 여러 가지 추가 다중 물리 기능이 더해졌습니다.
Abaqus에서 다중 물리 시뮬레이션 흐름 생성
까다로운 응용 분야를 처리할 수 있도록 Abaqus는 순차적 결과 매핑, 완전 연성 솔루션 프로시져, co-시뮬레이션을 비롯한 폭넓은 다중 물리 시뮬레이션 기능을 제공합니다.
- 순차적 결과 매핑 - Abaqus의 외부 필드 기능은 상위 시뮬레이션의 결과를 Abaqus 시뮬레이션으로 매핑하기 위한 일반적인 프레임워크를 제공합니다. 예로는 상위 열전달 시뮬레이션에서 온도를 매핑하고, 상위 유체 역학 시뮬레이션에서 압력을 매핑하는 것이 있습니다.
- 완전 연성 시뮬레이션 - 단방향 연성으로는 충분하지 않은 경우 Abaqus는 열 응력, 열-전기화학-구조, 음향-구조, 다공성 매체를 통과하는 유체 흐름을 포함한 완전 연성 솔루션 프로시져를 제공합니다.
- Co-시뮬레이션 - 개방형 co-시뮬레이션 프레임워크는 Abaqus를 외부 솔버와 연결하는 기능을 제공합니다.
Abaqus Multiphysics의 장점은 Abaqus 구조 FEA 사용자가 다중 물리 문제를 쉽게 해결할 수 있다는 점입니다. 동일한 모델, 동일 요소 라이브러리, 동일 재료 데이터 및 동일한 하중 이력으로부터 Abaqus 구조 FEA 모델을 쉽게 확장하여 추가적인 물리적 상호 작용을 포함할 수 있다.
Abaqus의 다중 물리 기능
- Eulerian-Lagrangian 연성 시뮬레이션
- 정수압-유체-기계 시뮬레이션
- 압전-기계 시뮬레이션
- 구조-음향 시뮬레이션
Eulerian-Lagrangian 연성 시뮬레이션
Abaqus의 연성 Eulerian-Lagrangian(CEL) 접근 방식은 엔지니어와 과학자가 구조물과 유체 간의 상호작용이 중요한 문제를 시뮬레이션할 수 있도록 지원합니다. 이 기능은 여러 소프트웨어 제품을 결합하는 데 의존하지 않고 Abaqus 내에서 유체-구조 상호작용(FSI)을 동시에 해결합니다.
정수압-유체-기계 시뮬레이션
정수압-유체-기계 다중 물리 기능을 통해 사용자는 완전히 밀폐된 기체 또는 액체로 채워진 공동의 영향을 모델에 포함할 수 있습니다. 이는 풍선, 에어백, 시트 쿠션, 운동화, 부분적으로 채워진 탱크 및 기타 용기, 에어 스프링, IV 백 등 밀폐된 공간의 압력-부피 관계와 밀폐된 유체 내부의 에너지를 고려해야 하는 여러 다른 응용 분야를 시뮬레이션하는 데 유용합니다.
압전-기계 시뮬레이션
Abaqus에는 완전한 양방향 정전기 압전-기계 시뮬레이션 기능이 포함되어 있어 전기 흐름이 재료의 변형 및 형상 변화를 유발하고 응력이 전위 변화를 일으킬 수 있습니다.
구조-음향 시뮬레이션
구조-음향 상호작용은 소음 전달, 방사, 음향 감쇠 또는 증폭을 아우르는 다양한 응용 분야를 포괄합니다. Abaqus는 유한 요소 솔버에 소음 시뮬레이션을 통합하여 친숙한 Abaqus 워크플로 내에서 완전한 연성 구조 음향 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 합니다.
- 열-전기 시뮬레이션
- 열-기계시뮬레이션
- 열-유체-기계 시뮬레이션
- 구조-공극압 시뮬레이션
열-전기 시뮬레이션
전류의 흐름은 열을 발생시키고, 열은 저항률을 변화시키고, 저항률의 변화는 전류의 흐름을 변화시킵니다. 이러한 유형의 시뮬레이션은 퓨즈, 링크, 전기 트레이스, 전구 필라멘트 등 민감한 전자 장치에 유용합니다.
열-기계시뮬레이션
열-기계적 상호작용은 간단한 열 응력(열 시뮬레이션에서 응력 분석으로의 단방향 연성)부터 보다 복잡한 마찰에 의한 열 전달(마찰 슬라이딩이 브레이크 시스템과 같이 열을 생성함)까지, 그리고 완전한 연성 온도-변위 시뮬레이션(운동이 열 전달에 영향을 미치고 열 전달이 운동에 영향을 미침)까지 다양합니다.
열-유체-기계 시뮬레이션
많은 산업 프로세스에서 습기와 열이 결합되어 제품 성능이나 거동에 미치는 영향이 중요할 수 있습니다. 설계자와 엔지니어는 현실적인 작동 조건에서 제품의 세부 거동을 동시에 고려하여 주어진 성능 목표에 맞는 이상적인 설계 또는 제조 프로세스를 정할 수 있습니다.
구조-공극압 시뮬레이션
하중을 받는 토양의 거동에 물이 미치는 영향은 매우 복잡하며, 설계 결정에 확신을 줄 수 있는 시뮬레이션 결과를 제공하기 위해서는 정교하게 결합된 접근방식이 필요합니다.
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다중 물리 시뮬레이션에 대한 FAQ
다중 물리 시뮬레이션은 여러 물리적 프로세스 또는 현상과 관련된 복잡한 문제를 처리하는 계산 기법입니다. 복잡한 시스템의 설계, 해석 및 최적화를 크게 개선하는 여러 이점을 제공합니다.
- 포괄적인 인사이트: 구조적 무결성에 대한 열 효과 등 여러 물리적 요인이 상호 작용하는 실제 시스템과 현상을 분석하여 시스템 동작에 대한 보다 정확하고 전체적인 이해를 제공합니다.
- 비용 절감: 실제 시제품을 제작하기 전에 설계 또는 프로세스의 성능을 예측하고 최적화하면 실험 테스트에 소요되는 시간과 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
- 혁신 및 최적화: 기존의 단일 물리 시뮬레이션보다 더 넓은 설계 공간 탐색을 용이하게 하고 더 많은 변수와 그 상호 작용을 평가하여 그렇지 않으면 불가능했을 혁신적인 솔루션과 최적화된 설계를 이끌어낼 수 있습니다.
- 리스크 완화: 다양한 작동 조건과 극단적인 시나리오를 시뮬레이션하여 잠재적인 설계 문제점과 결함 지점을 식별할 수 있도록 지원하므로 안전성과 신뢰성이 향상됩니다.
- 출시 기간 단축: 시뮬레이션 피드백을 기반으로 신속한 설계 반복을 지원하여 제품 개발 프로세스를 가속화하고 개념에서 출시까지의 전체 시간을 단축합니다.
다중 물리 시뮬레이션 소프트웨어는 단일 프레임워크 내에서 열, 기계, 전기, 유체 역학 등 다양한 물리적 현상 간의 상호작용을 시뮬레이션하고 해석하는 계산 도구입니다. 이를 통해 여러 상호작용하는 물리적 프로세스를 포함하는 복잡한 시스템의 포괄적인 연구 및 최적화가 가능합니다.
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