OptiStruct 개요

옵티스트럭트는 정하중과 동하중 상태에서 선형 및 비선형 구조 문제를 해결하는 검증된 최신 구조 분석 솔버로, 구조 설계와 최적화 분야에서 시장을 선도하는 솔루션입니다. 

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OptiStruct 소개 동영상 옵티스트럭트를 어떻게 활용할 수 있는지 살펴보려면 간단한 소개 동영상을 시청해 보세요.

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Euro-Pro의 제품 성능 및 내구성 개선에 일조하는 옵티스트럭트 OptiStruct를 활용한 정적 분석으로 생산 전에 플라스틱 부품의 취약한 부분을 찾아냅니다. Read the Euro-Pro Case Study
옵티스트럭트는 유한요소 및 다물체 동역학 기술을 기반으로 고급 분석 및 최적화 알고리즘을 통해 설계자와 엔지니어를 도와 형식적이고 가볍고 구조적 효율이 높은 설계를 신속하게 개발할 수 있습니다.

지난 20년 동안 혁신적인 최적화 기술을 누구보다 먼저 시장에 공급해온 옵티스트럭트는 3D 프린팅 격자 구조와 라미네이트 복합재 같은 첨단 재료의 설계와 최적화를 위한 참신한 솔루션을 선보이며 적층제조 같은 최신 제조 방식을 수용하고 설계 트렌드를 주도하고 있습니다.

옵티스트럭트는 전세계 다수의 기업에게 채택돼 강도와 내구성, NVH(소음, 진동, 가혹성) 특성을 분석하고 최적화합니다.

Quote
“제품의 초기 설계 단계에서 OptiStruct를 사용하여 여러 주요 부품에 대해 형상 최적화를 수행함으로써 제품을 끊임없이 테스트하는 과정을 효율적으로 차단할 수 있었습니다. 뿐만 아니라 공명 현상의 발생을 피하고, 설계 주기를 단축하며 제품 품질을 개선할 수 있었습니다.”라고 Xin은 말했습니다.
–Zhifeng Xin, Director Mechanical/Thermal/Simulation/M&M
Lenovo Notebook Product Development

전체 사례 연구 읽어보기

효과

정확하고 방대한 물리적 솔루션

부정확한 시뮬레이션은 하지 않느니만 못합니다. 설계가 시뮬레이션을 기반으로 실시 및 최적화되고 있어 정확한 시뮬레이션의 중요성은 더욱 높아지고 있습니다. 이에 알테어에서는 제품이 사용될 일상 환경에서 제품의 거동을 포착하는 정확하고 종합적인 분석 솔루션을 개발하고 있습니다.

고도로 병렬화된 솔버

옵티스트럭트는 최신 하드웨어 기술까지 활용할 수 있는 고도의 병렬 솔버로 도메인 분해와 같은 기법을 통해 수백 가지 코어에서 실행 가능합니다. 이것은 대규모 설계 개발 시에 더 큰 위력을 발휘해, 엔지니어를 도와 대규모 최적화 실행, 신뢰도 및 내구성 개선을 위한 설계, 실험 설계를 통한 설계 탐구 연구 등을 진행할 수 있습니다.

NVH 분석에서 가장 앞선 솔버

옵티스트럭트는 효율적이고 효과적인 NVH(소음 및 진동)와 공력 소음 분석을 위한 가장 앞선 첨단 기능과 프로세스를 지원합니다. 혁신적인 프로세스를 통해 차량 전체를 대상으로 NVH를 신속하고 효율적으로 실시할 수 있습니다.

통합된 대규모 고속 Eigenvalue 솔버

옵티스트럭트의 기본 기능인 자동 다단계 하위구조 Eigen 솔버(AMSES)가 사실상 무한의 자유도로 수천 가지 모드를 빠르게 연산할 수 있습니다.

성능 향상과 중량 저감, 혁신적 설계까지

설계 프로세스 전반에 적절한 최적화 기술을 전략적으로 사용하면 설계 담당자와 엔지니어 모두 더 우수한 설계를 더 신속하게 개발할 수 있습니다. 옵티스트럭트의 앞선 최적화 알고리즘을 이용하면 혁신적인 설계 개념의 개발로 중량 저감과 성능 개선을 동시에 이룩할 수 있습니다.

최적화 구현 솔루션

최적화! 최적화! 최적화! 다양하면서도 때로는 서로 상충되고 까다롭기도 한 요구사항을 적기에 경제적으로 충족하는 가장 좋은 방법은 설계 과정에 최적화를 적용하는 것입니다. 시뮬레이션이 설계 프로세스의 중심이 되어야 합니다. 그러므로 최적화의 기반이 되는 분석 솔루션을 개발한다는 전략은 눈에 띄는 차별화 요소이며 동시에 클라이언트에게는 최고의 설계를 개발하는 최고의 무기가 됩니다.

20년 전통을 자랑하는 수상 경력의 최적화 기술

옵티스트럭트는 20년째 새롭고 혁신적인 최적화 기술의 개발을 리드하고 있습니다. 그 동안 응력 및 피로 기반의 토폴로지 최적화, 3D 인쇄 격자 구조를 대상으로 한 토폴로지 중심 설계, 라미네이트 복합 구조의 설계 및 최적화 기술 등 업계 최초 기술도 다수 선보였습니다. 옵티스트럭트는 최적화를 위한 대응 방법 및 제조 구속조건으로 구성된 가장 포괄적인 라이브러리를 제공하여 높은 유연성으로 가장 광범위한 최적화 문제를 구성할 수 있습니다.

비용 대비 효과가 우수한 Nastran 교체

옵티스트럭트는 Nastran과의 호환성이 매우 높습니다. 옵티스트럭트 솔루션은 Nastran 타입의 표준 입력 구문을 이용하고 분석 결과를 Nastran PUNCH과 OUTPUT2 형식으로 모두 작성하여 레거시 모델과 Nastran 작업흐름 내 호환성을 지원합니다. 하이퍼웍스 내에서 긴밀하게 통합된 옵티스트럭트는 최종 사용자 효율을 높이고 타사 솔버 솔루션에 대한 기업의 투자를 크게 낮추는 효과가 있습니다.

엔지니어링 시간의 확대

간결하고 이해하기 쉬운 오류 메시지가 철저한 모델 점검과 결합해 설계 거동 시뮬레이션의 정확도를 높입니다. 그 결과 모델링 오류로 인해 모델 디버깅과 반복에 투입되는 시간을 줄이고 엔지니어링에 더 많은 시간을 할애할 수 있습니다.

간단한 사용법

분석 작업흐름이 간단하고 널리 사용되는 Nastran 입력 형식을 사용하기 때문에 옵티스트럭트는 배우기 쉽고 기존 프로세스에 통합하기도 용이합니다.

갱도

토폴로지 최적화를 통한 자동차 프레임 설계 등가복사전력(ERP) 비선형 재료 솔리드에 대한 높은 변형 가소성 VW 컴프레서 브래켓에 대한 일반적인 최적화 프로세스 EADS의 적층 제조 프로젝트 도어 패널의 토포그래피 최적화 복합재 최적화
토폴로지 최적화를 통한 자동차 프레임 설계 등가복사전력(ERP) 비선형 재료 솔리드에 대한 높은 변형 가소성 VW 컴프레서 브래켓에 대한 일반적인 최적화 프로세스 EADS의 적층 제조 프로젝트 도어 패널의 토포그래피 최적화 복합재 최적화
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기능

통합된 고속 대형 복소 솔버: AMSES(Automated Multi-level Sub-structuring Eigen Solver)에 내장된 옵티스트럭트의 표준 기능으로, 수천 개 모드를 신속하게 계산할 수 있습니다.

향상된 NVH 분석: 옵티스트럭트는 원스텝 TPA(Transfer Path Analysis), Powerflow 분석, 모델 감소 기법(CMS 및 CDS 수퍼 요소), 설계 민감도 및 NVH용 구조 설계 최적화를 위한 ERP(Equivalent Radiated Power) 설계 기준 등 고유하고 향상된 NVH 분석 기능을 제공합니다.

비선형 분석 및 파워트레인 내구성을 위한 견고한 솔버: 이제 옵티스트럭트는 파워트레인 분석을 위한 물리학을 광범위하게 지원합니다. 열 전달, 볼트 및 개스킷 모델링, 초탄성 재료 및 효율적인 접촉 알고리즘을 위한 솔루션이 포함됩니다.

설계 개념 창조

  • 토폴로지 최적화: 옵티스트럭트는 토폴로지 최적화를 이용하여 혁신적인 개념 설계 제안을 생성합니다. 옵티스트럭트는 사용자 정의 설계 공간, 성능 목표 및 제조 제약에 기초한 이상적인 설계 제안을 생성합니다. 토폴로지 최적화는 1-D, 2-D 및 3-D 설계 공간에 적용할 수 있습니다.

  • 토포그래피 최적화: 씬 월(Thin-walled) 구조의 경우, 구조를 강화하기 위해 비드나 형철이 종종 사용됩니다. 옵티스트럭트의 토포그래피 최적화 기술은 일정한 성능 요구 사항을 만족하기 위해 강화에 최적인 비드 패턴과 위치를 사용하여 주어진 허용 가능한 비드 치수에 대한 혁신적인 설계 제안을 생성합니다. 응용 분야에는 패널 보강 및 주파수 관리가 있습니다.

  • 프리 사이즈 최적화: 프리 사이즈 최적화는 가공된 금속 구조물에서 최적의 두께 분포를 찾고 라미네이트 복합재에서 최적의 플라이 형상을 식별하기 위해 널리 적용됩니다. 프리 사이즈 최적화의 설계 변수는 재료 층별 요소 두께입니다.

설계 미세 조정을 위한 최적화

  • 크기 최적화: 크기 최적화를 통해 물성, 단면적 치수 및 게이지 등 최적의 모델 파라미터를 결정할 수 있습니다.

  • 형상 최적화: 형상 최적화는 사용자 정의 형상 변수를 사용하여 기존 설계를 미세하게 조정하기 위해 수행됩니다. 형상 변수는 하이퍼메시에서 사용할 수 있는 변형 기술인 하이퍼모프를 통해 생성됩니다.

  • 프리 쉐이프 최적화: 비파라메트릭 형상 최적화를 위한 옵티스트럭트의 독점적인 기법을 통해 형상 변수가 자동으로 생성되며 설계 요구 사항에 기초하여 최적의 형상 윤곽이 결정됩니다. 이렇게 하여 사용자는 형상 변수 정의 작업을 수행할 필요가 없고 훨씬 유연한 설계 개선이 가능합니다. 프리 쉐이프 최적화는 높은 응력 집중 경감에 매우 효과적입니다.

라미네이트 복합재 설계 및 최적화: 라미네이트 복합재의 설계 및 최적화를 돕기 위해 고유한 3단계 프로세스가 옵티스트럭트에 구현되었습니다. 이 프로세스는 자연스럽고 사용하기 쉬운 플라이 기반 모델링 접근 방식에 기반합니다. 또한 플라이 드롭오프(Drop-off) 등 라미네이트 복합재 설계에 관련된 다양한 제조상의 제약조건 결합을 용이하게 합니다. 이 프로세스를 적용하면 최적의 플라이 형상(1단계), 최적의 플라이 수(2단계), 최적의 플라이 적층 순서(3단계)가 생성됩니다.

적층 제작된 격자 구조의 설계 및 최적화: 격자 구조는 경량 및 우수한 열 특성 등 매력적인 특성을 다수 제공합니다. 또한 다공성을 띠며 섬유주 구조를 조직에 통합할 수 있기 때문에 생체의학 임플란트에도 매우 적합합니다. 옵티스트럭트는 토폴로지 최적화에 기반하여 이러한 격자 구조를 설계할 수 있는 고유한 솔루션을 갖고 있습니다. 따라서 이후에 격자 빔 구조에 대한 대규모의 크기 최적화 연구를 수행할 수 있고 응력, 좌굴, 변위 및 주파수 등의 상세 성능 목표를 통합할 수 있습니다.

주요 분석 및 특징

강성, 강도 및 안정성

  • 접촉과 가소성을 통한 선형 및 비선형 정적 분석
  • 초탄성 재료를 사용한 대변위 분석
  • 신속한 접촉 분석
  • 좌굴 분석

소음 및 진동

  • 실제적이고 복잡한 복소 분석을 위한 일반 모드 분석
  • 직접 및 모달 주파수 응답 분석
  • 임의 응답 분석
  • 응답 스펙트럼 분석
  • 직접 및 모달 순시 응답 분석
  • 좌굴, 주파수 응답 및 순시 분석을 위해 비선형 결과를 사용한 예비 하중
  • 로터 동역학
  • 결합된 유체 구조(NVH) 분석
  • AMSES 대규모 복소 솔버
  • 신속한 대규모 모달 솔버(FASTFR)
  • 최대 응답 주파수에서의 결과 출력(PEAKOUT)
  • 원스텝 전달 경로 분석(RFPATH)
  • 방사 소음 분석
  • 주파수 종속적인 다공성 탄성 재료 특성

파워트레인 내구성

  • 1D 및 3D 볼트 초기장력
  • 개스킷 모델링
  • 접촉 모델링 및 접촉 친화적 요소
  • 경화 특성을 지닌 가소성
  • 온도 종속적 재료 특성
  • 영역 분해

열 전달 분석

  • 선형 및 비선형 정상 상태 분석
  • 선형 순시 분석
  • 결합된 기계적 열 분석
  • 원스텝 순시 열응력 분석
  • 접촉 기반 열 분석

운동학 및 역학

  • 정적, 준정적 및 동적 분석
  • 하중 추출 및 공수 예측
  • 시스템 및 연체 최적화

구조 최적화

  • 토폴로지, 토포그래피 및 프리 사이즈 최적화
  • 크기, 형상 및 프리 쉐이프 최적화
  • 라미네이트 복합재 설계 및 최적화
  • 적층 격자 구조 설계 및 최적화
  • 등가 정하중 방법
  • 다중 모델 최적화

보완 솔루션

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