核心概念
복잡한 구조물 조립체의 모델링을 위해 전역-국부 반복 결합 기술을 Abaqus에 구현하고, 수렴 가속 기술을 적용하여 계산 성능을 최적화하였다.
要約
이 논문은 상용 소프트웨어 Abaqus의 co-simulation 엔진을 활용하여 전역-국부 반복 결합 기술을 구현하고 수렴 가속 기술을 적용한 결과를 제시한다.
복잡한 항공 구조물 조립체를 모델링하기 위해서는 다양한 수준의 추상화가 필요하다. 최상위 수준에서는 전체 항공기 모델이 생성되지만, 재료 비선형성은 고려되지 않는다. 하위 수준에서는 정확한 기하학과 재료 비선형성이 고려된다.
전역-국부 반복 결합 기술은 전역 모델과 국부 모델 간의 데이터를 양방향으로 교환하여 상호작용을 고려한다. 이를 통해 하위 수준 모델의 정확성을 높일 수 있다. 그러나 이 기술은 계산 비용이 증가하는 단점이 있다.
이 연구에서는 세 가지 수렴 가속 기술(Aitken 이완, Anderson 가속, Broyden 준-Newton 방법)을 적용하여 계산 성능을 최적화하였다. 또한 부정확한 솔버 전략을 제안하여 계산 시간을 더 단축하였다.
두 가지 사례 연구를 통해 전역-국부 결합 기술의 정확성과 효율성을 검증하였다. 첫 번째 사례는 국부적인 탄성-소성 거동이 있는 구멍 있는 판이고, 두 번째 사례는 볼트 연결부이다. 세 가지 수렴 가속 기술 모두 참조 솔루션과 유사한 결과를 보였으며, Aitken 이완 기법이 가장 효율적인 것으로 나타났다. 부정확한 솔버 전략을 적용하면 정확도 저하 없이 계산 시간을 더 단축할 수 있었다.
이 연구 결과는 복잡한 구조물 조립체에 대한 비침투적 다중 스케일 모델링 기능을 발전시키는 데 기여할 것으로 기대된다.
統計
구멍 있는 판 사례에서 GLIC-Aitken 시뮬레이션의 총 전역-국부 반복 횟수 N GL는 GLIC-Anderson 및 GLIC-Broyden 대비 1.5배 더 적었다.
구멍 있는 판 사례에서 GLIC-Aitken 시뮬레이션의 총 전역 Newton-Raphson 반복 횟수 N G
iter는 GLIC-Anderson 및 GLIC-Broyden 대비 1.57배 더 적었고, 총 국부 Newton-Raphson 반복 횟수 N L
iter는 1.51배 더 적었다.
볼트 연결부 사례에서 GLIC-Aitken 시뮬레이션의 총 전역 Newton-Raphson 반복 횟수 N G
iter는 GLIC-Anderson 대비 1.49배, GLIC-Broyden 대비 1.59배 더 적었다.
볼트 연결부 사례에서 GLIC-Aitken 시뮬레이션의 총 국부 Newton-Raphson 반복 횟수 N L
iter는 GLIC-Anderson 대비 1.4배, GLIC-Broyden 대비 1.51배 더 적었다.
引用
"복잡한 항공 구조물 조립체를 모델링하기 위해서는 다양한 수준의 추상화가 필요하다."
"전역-국부 반복 결합 기술은 전역 모델과 국부 모델 간의 데이터를 양방향으로 교환하여 상호작용을 고려한다."
"이 연구에서는 세 가지 수렴 가속 기술을 적용하여 계산 성능을 최적화하였다."