자동차

알테어의 하이퍼웍스는 자동차 CAE 시뮬레이션 기반 설계의 업계 표준입니다. 25년 이상 인정 받고 있는 선도 제품으로서 다수의 자동차 업체와 공급업체가 알테어의 특허 라이센스 모델을 도입해 가치 극대화를 실현하고 있습니다.

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르노, 파워트레인 경량화와 효율성 개선에 성공 새 구동 장치의 최종 설계는 내부 NVH 및 피로도 누적 성능 지표가 30% 향상되었으며 동시에 중량을 8% 줄였습니다. Read the Renault Case Study
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알테어 CAE 솔루션으로 자동차 부품 설계를 개선한 U-Shin U-Shin은 알테어의 전처리 도구 중 하나인 하이퍼메시로 3D 모델링과 같은 작업을 처리하고, 비선형 이벤트를 위한 FEA 솔버인 라디오스로 충돌 시뮬레이션을 수행하고, 옵티스트럭트로 최적화 및 선형 FEA 작업을 실행하고, 하이퍼스터디로 DOE 연구를 진행합니다. Read the U-Shin Case Study

점증하는 고객과 정부의 요구사항이 점점 더 큰 부담이 됨에 따라 시뮬레이션 기반 설계 공정을 도입하는 자동차 제조사가 늘어나고 있습니다. 시뮬레이션 기반 설계는 연비, 안전도, 내구성, 운전성, 편의성 같은 성능을 최적화하는 한편 신제품을 출시하는 설계 주기 시간을 단축하는 효과가 있습니다.

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“알테어는 초기 개발 단계에 최적화 기술을 광범위하게 적용하면서 실제 산업 시간과 리소스 제한을 처리하여 최적화 기술의 영향을 크게 높일 수 있도록 지원했습니다.”

르노의 구동 장치 NVH CAE 팀장 앤써니 하넬

박사

갱도

1,000만 개의 요소로 구성된 고성능 충돌 시뮬레이션(라디오스) 에어백 전개(라디오스) 운전석의 승차감(아큐솔브) 브레이크 냉각(아큐솔브) 토폴로지 최적화를 통한 자동차 프레임 설계(옵티스트럭트) 워터 재킷 표면 압력 시뮬레이션(아큐솔브) 전자기 복사 패턴 시뮬레이션(페코) 자동차 동역학(모션솔브)
1,000만 개의 요소로 구성된 고성능 충돌 시뮬레이션(라디오스) 에어백 전개(라디오스) 운전석의 승차감(아큐솔브) 브레이크 냉각(아큐솔브) 토폴로지 최적화를 통한 자동차 프레임 설계(옵티스트럭트) 워터 재킷 표면 압력 시뮬레이션(아큐솔브) 전자기 복사 패턴 시뮬레이션(페코) 자동차 동역학(모션솔브)
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최적화 및 경량화

구조의 성능 분석은 제품 개발의 여러 단계 중 하나에 불과합니다. 제품 엔지니어들은 응력, 중량, 신뢰도 등의 요구사항에 맞춰 부품을 어떻게 변경할지 제안을 하는데, 이때 설계 주기를 단축하면서 최적의 설계를 개발하기 위해 고군분투합니다. 얼핏 원대해 보이는 이 목표는 하이퍼웍스의 첨단 최적화 방법을 이용하면 현실이 될 수 있습니다.

하이퍼웍스는 다분야 제품 설계 주기의 개념 설계와 설계 미세조정 단계를 모두 최적화할 수 있습니다. 옵티스트럭트는 구조물의 개념 설계와 설계 미세조정 능력을 갖춘, 수상 경력에 빛나는 통합 분석/최적화 도구입니다. 하이퍼스터디는 솔버에 관계 없이 설계를 탐구, 연구 및 최적화할 수 있는 도구로, 거의 모든 타사 솔버와 함께 사용할 수 있습니다.

옵티스트럭트와 하이퍼스터디의 이용으로 엔지니어는 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.

  • 보다 빠른 올바른 설계 찾기 및 출시 기간 단축

  • 더욱 뛰어난 성능의 설계를 위한 혁신적인 해결책 고안

  • 제품 비용 및 탄소 배출량 최소화

  • 더욱 신뢰할 수 있고 견고한 설계로 제품 수명 증대

  • 전체 설계 공정을 지원하는 완벽한 도구를 통해 생산성 증대

최적화를 통해 엔지니어는 물리적 시제품 제작이나 도구에 투자하기 전에 수천 가지 설계 시나리오를 검토할 수 있습니다. 그 결과 우수한 신뢰도와 강도, 연료 소비 개선, 제조 비용 감소, 적기 인도가 가능한 제품이 탄생합니다.

충돌과 안전

대부분의 운송 산업에서는 충돌과 안전 조건이 설계의 핵심입니다. 자동차 산업에서는 더욱 더 그렇습니다. 하이퍼웍스는 충돌 및 안전 설계용 CAE 통합 플랫폼의 선두주자로서 다음을 비롯해 설계의 모든 단계를 처리합니다.

직접 경험해 보면 전 세계 운송 엔지니어들이 왜 하이퍼웍스를 충돌 및 안전 조건에서 최고의 구조 설계 분석 도구 패키지로 꼽는지 알 수 있습니다.

소음과 진동

소음과 진동은 자동차의 최우선 순위 품질 특성 중 하나입니다. 알테어의 소음 및 진동 시뮬레이션 기술은 여러 가지 중요한 문제에 다양한 해결책을 제시하여 자동차 업체의 경쟁력을 높입니다.

하이퍼웍스의 소음 및 진동 솔루션은 다음과 같습니다.

  • 하이퍼메시 - 전문 음향공 메셔를 비롯해 강력한 메싱 및 모델 어셈블리에 적합

  • 전 주파수 다중 물리 솔버 - 정상 상태 및 과도 현상에 적합

    • 모션솔브 - 승차감, 변속 품질, 파워트레인 장착, 충돌 가혹성 등과 같은 응용 분야에 사용되는 최첨단 고성능 다물체 동역학 솔버

    • OptiStruct - 정하중과 동하중 상태에서 선형 및 비선형 구조 문제를 해결하기 위한 검증된 최신 구조 분석 솔버이자 구조 설계와 최적화 분야에서 시장을 선도하는 솔루션. OptiStruct는 자동 TPA 분석, 대규모 Eigen 솔버(AMSES), 여러 가지 모델 절감 기법 , 설계 감도, NVH 성능 개선을 위해 구조물을 쉽게 최적화하도록 하는 ERP 대응을 비롯하여 NVH 분석과 최적화를 위한 뛰어난 기능을 독자적으로 제공합니다. 

    • 다중극 경계 요소 솔버와 고주파 통계 에너지 분석(SEA) 기능을 알테어 파트너 얼라이언스의 일부로 사용할 수 있습니다.

  • 하이퍼뷰 - 동급 최강의 문제 진단 및 연구용 솔루션. 강력한 후처리 기능으로 NVH 문제의 물리적 근본 원인을 파악하고 빠른 가정 연구로 중요한 파라미터를 식별합니다.

알테어의 제품 개발 컨설팅 조직은 다음과 같은 두 가지 패키지 솔루션 서비스의 형태로 방대한 NVH 지식과 경험을 축적하였습니다. 

  • NVH 디렉터 - 가장 앞선 진정한 전차량 NVH 솔루션으로, 매우 정교한 NVH 시뮬레이션 기능의 이점을 제공하여 하위 시스템 메싱과 어셈블리, NVH 이벤트 시뮬레이션 하중 조건 및 솔루션, 문제 진단과 최적화 등 전차량 NVH 프로세스의 모든 측면을 쉽고 효율적으로 실행할 수 있도록 합니다. 

  • 스퀵 앤 래틀 디렉터 - 설계 대안을 신속하게 찾아 분석하여 조립체에서 발생하는 잡음(S&R)의 근본 원인을 제거합니다.

차량 동역학

비싼 스포츠카든 경제적인 소형차든 육중한 SUV/오프로드 차량이든 차량의 편안함과 성능에 대한 느낌을 결정하는 것은 승차감과 핸들링입니다. 자동차 역학 엔지니어에게는 자동차의 "느낌"을 분석하고 개선할 수 있는 정교한 방법이 필요하며 시뮬레이션은 최적의 솔루션을 찾는 데 없어서는 안 될 방법입니다.

알테어 다물체 솔루션은 자동차 동역학을 관장하는 주요 파라미터를 모두 시뮬레이션하고 최적화할 수 있습니다.

  • 서스펜션 설계: 서스펜션을 연구해 최적의 서스펜션 설계 인자를 찾을 수 있습니다.

  • 승차감과 핸들링: 적절한 핸들링 또는 내구성이 뛰어난 타이어를 이용해 차량 전체의 핸들링과 승차감을 미세조정할 수 있습니다.

  • 피로 분석을 위한 하중 예측: 내구성 타이어로 4 포스트 내구성 해석 또는 전차량 해석을 실시하여 가상 모델을 사용해 피로 해석에 필요한 하중을 생성할 수 있습니다.

내구성 및 피로

제품 설계의 내구성은 어느 산업에서든 핵심 요건입니다. 고객은 견고한 설계를 기대합니다. 설계가 한참 진행된 후 시험 결과에 따라 수정을 하면 막대한 비용이 발생하고 생산 및 시스템에서 문제가 발생합니다. 제품 내구성을 시뮬레이션하면 조기에 결과를 얻을 수 있고 제품 개발팀은 이를 토대로 설계를 정확히 파악할 수 있습니다.

하이퍼웍스의 내구성 시뮬레이션 도구는 아래의 제품들을 포함합니다.

  • 모션뷰모션솔브 - 유한요소모델과 하중을 공유하기 위한 조기 개념 하중 예측 및 자동화 도구입니다.

  • 옵티스트럭트 - 정하중과 동하중 상태에서 선형 및 비선형 구조 문제를 대상으로 하는 검증된 최신 구조 분석 솔버입니다. 새로 개발된 혁신적인 피로 최적화를 비롯해 피로 및 응력 분석을 담당하는 최고의 솔루션입니다.

  • 알테어 파트너 얼라이언스 - FEMFAT, DesignLife, CAEfatigue 등 주요 피로 솔루션을 이용할 수 있습니다.

공기역학 및 CFD

중공업에서는 제품 개발 과정에 전산유체역학(CFD)을 적용해 유체의 흐름이나 열전달, 응력과 연관된 문제를 해결할 수 있습니다. 하이퍼웍스는 CFD 설계 문제의 해결에 필요한 통합 환경을 제공합니다.

요즘처럼 주기 단축에 대한 압박이 심한 상황에서 우위를 점하려면 CFD 모델을 구현해 결과를 시각화하는 첨단 기술이 필요합니다. 하이퍼웍스의 형상 조작 및 클린업, 메시 생성 기술은 동급 최강으로 표면 가공과 볼륨 채우기, 경계층 메싱 등을 수행합니다.

물리적 시뮬레이션의 응용 분야는 다음과 같습니다.

  • 정상, 비정상, 추월 기동을 비롯한 공기역학

  • 엔진룸 내 흐름과 열 관리

  • 파워트레인 냉각 시스템

  • 승차감 및 HVAC 시스템 등을 비롯한 실내 온도 제어

  • 배기 시스템

  • 브레이크 냉각

하이퍼웍스의 가상풍동 (VWT)은 풍동 시뮬레이션의 워크플로를 자동화하고 간소화합니다. 엔지니어는 VWT 안에서 자동차 또는 트럭의 공기역학 성능을 더욱 빠르고 정확하게 예측할 수 있습니다.

전자기장

요즘 자동차에는 인포테인먼트 시스템, 내비게이션 시스템, 제어 시스템, 능동형 안전 시스템 등 다양한 전기 시스템이 장착됩니다. 이 같은 전기 시스템은 소비자에게 꼭 필요하지만 엔지니어에게는 관리가 필요한 또 다른 장애 환경을 제공합니다.

페코는 연산 전자기 모델링과 솔루션, 시각화를 모두 수행할 수 있는 통합된 환경을 제공합니다. 전자기 시뮬레이션의 응용 분야는 다음과 같습니다.

  • 무선 통신용 안테나 설계

  • 차량 위 안테나 설치

  • RCS 분석

  • 케이블 설계 및 배치(EMI/EMS 가상 시험)

  • 금속 또는 유전체 외함의 전기 및 자기 차폐