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ANSYS 블로그

July 27, 2022

Explicit Dynamics이란?

누구에게나 일어날 수 있는 일입니다. 전화를 받으려고 손을 뻗었다가 잘못 잡았는데 갑자기 쿵! 바닥에 떨어져 버렸습니다. 엔지니어에게는 자유 낙하와 같은 시나리오에서 제품이 어떻게 견딜 수 있는지 아는 것이 안전 및 성능 목표를 달성하는 데 매우 중요합니다. 이러한 고도로 비선형적인 고속 상황에서 설계를 테스트하기 위해 Explicit Dynamics해석이라는 시뮬레이션 방법론에 의존합니다.

Explicit Dynamics은 속도가 중요한 경우 동적 시뮬레이션을 수행하는 데 사용되는 시간 통합 방법입니다. Explicit Dynamics은 자유 낙하, 고속 충격, 가해진 하중과 같이 빠르게 변화하는 조건이나 불연속적인 사건을 설명합니다. 이러한 "비선형 역학"이 시뮬레이션에 통합되기 때문에 Explicit Dynamics은 매우 일시적인 물리적 현상을 시뮬레이션하는 데 선호되는 선택입니다.

스마트폰을 바닥에 떨어뜨리는 경우

Explicit Dynamics 기능

Explicit Dynamics 도구는 엔지니어가 다음과 같은 다양한 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다.

  • 짧은 지속 시간, 복잡하거나 변화하는 신체 상호 작용(접촉)
  • 준정적 하중(낮은 변형률)
  • 고속 및 초고속 충격
  • 심한 하중으로 인해 재료 변형이 큰 경우
  • 재료 손상
  • 재료 파열
  • 관통 역학
  • 우주 파편 충격(초고속)
  • 스포츠 장비 설계
  • 비선형 플라스틱 반응을 사용하는 제조 공정
  • 낙하 시험 시뮬레이션
  • 폭발적인 하중
  • 폭발적인 생성
  • 폭발 구조 상호 작용
준정적, 충돌, 낙하 시험 및 폭발부터 시작하여 복잡도별 명시적 역학 문제를 보여주는 그래프

그림 1. Ansys Explicit Dynamics 도구는 사용자가 문제 세부 사항과 사용자 전문 지식을 기반으로 다양한 복잡성의 솔루션 요구 사항을 충족할 수 있도록 지원합니다.

Ansys의 Explicit Dynamics이란?

제품이 충격이나 단기간의 고압 하중을 견뎌야 하는 경우 Ansys Explicit Dynamics 솔루션을 사용하여 설계를 개선할 수 있습니다. 특수한 문제에는 설계 고려 사항이 제품 또는 프로세스 동작에 미치는 영향을 정확하게 예측할 수 있는 고급 해석 툴이 필요합니다. 이러한 복잡한 현상에 대한 인사이트를 얻는 것은 물리적 테스트를 수행하는 데 비용이 너무 많이 들거나 테스트가 불가능할 때 특히 중요합니다.

Ansys Explicit Dynamics 제품군을 사용하면 매우 비선형적이고 일시적인 동적 힘을 받는 제품에 대한 단기간 이벤트의 물리 현상을 포착할 수 있습니다. 전문적이고 정확하며 사용하기 쉬운 Explicit Dynamics 툴은 사용자 생산성을 극대화하도록 설계되었습니다.

엔지니어는 Ansys를 사용하여 가혹한 하중을 받았을 때 구조물이 어떻게 반응하는지에 대한 인사이트를 얻을 수 있습니다. 제 1원칙에 기반한 알고리즘은 큰 재료 변형 및 고장, 물체 간의 상호 작용, 빠르게 변형하는 구조의 유체와 같은 복잡한 응답을 정확하게 예측합니다. 매우 복잡한 문제, 특히 변형률이 높거나 범용 Implicit 솔루션으로는 수렴하기 어려운 기타 현상이 있는 문제는 정교한 최첨단 수학적 알고리즘을 사용하여 해결할 수 있습니다.

기본값은 대부분의 일반적인 문제에 안전하고 합리적이기 때문에 문제를 설정하고 실행하는 데 소요되는 시간을 줄이고 성능, 내구성, 비용에 맞게 제품을 최적화하고 설계 결함을 제거하는 데 더 많은 시간을 할애할 수 있습니다.

많은 경우, Explicit 솔루션의 정확성은 물리적 실험과의 비교를 통해서만 검증할 수 있습니다. 폭발과 같은 일부 문제의 경우 물리적 테스트를 수행하는 데 비용이 너무 많이 들거나 심지어 불가능할 수도 있습니다. 그럼에도 불구하고 전 세계 Ansys 사용자는 Explicit 시뮬레이션 결과의 정확성에 의존하고 있습니다.

Implicit 해석과 Explicit 해석 비교

Implicit 해석과 Explicit 해석 모두 시간 종속 시뮬레이션을 해석하는 데 사용되지만, 어떤 방법을 사용할지는 해석하려는 문제에 따라 결정됩니다.

경미한 비선형성과 관련된 동적 유한 요소 해석(FEA) 문제를 해석할 때 그리고 큰 시간 간격을 사용할 수 있는 경우 Implicit Dynamics을 사용합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

  • 정적 평형.
  • 느리고 선형적이며 약한 비선형 프로세스.
  • 큰 시간 증분.

다음과 같이 재료의 변형이나 파손과 같은 급격한 변화를 수반하는 매우 복잡하고 비선형적인 문제를 계산할 때는 Explicit Dynamics을 사용합니다.

  • 낙하 테스트.
  • 충격 및 침투.
  • 파손.
  • 충격파.
  • 큰 변형.
Explicit dynamics table

어떤 Explicit Dynamics 툴이 적합할까요?

Ansys LS-DYNA

Ansys LS-DYNA는 전 세계에서 가장 많이 사용되는 Explicit 시뮬레이션 프로그램으로 낙하 테스트, 충격 및 관통, 충돌 및 충돌, 탑승자 안전 등과 같은 응용 분야를 시뮬레이션할 수 있습니다.

Ansys Mechanical의 Ansys Explicit Dynamics

Ansys Mechanical은 가장 복잡한 구조 엔지니어링 문제를 해결하기 위해 구조, 열, 음향, 과도 및 비선형 기능을 제공하는 동급 최고의 유한 요소 솔버입니다.

Ansys Autodyn

Ansys Autodyn은 액체, 고체 및 기체의 상호 작용, 재료의 상 변화, 충격파의 전파, 심지어 폭발과 같은 복잡한 물리적 현상을 표현할 수 있는 다양한 모델을 제공합니다.

매우 과도하고 비선형적인 시뮬레이션을 해결하기 위해서는 Explicit Dynamics이 시간 통합 방법 중 선호되는 선택입니다. 업계를 선도하는 명시적 시뮬레이션 소프트웨어에 대해 자세히 알아보려면 Ansys LS-DYNA Multiphysics Solver를 확인해 보세요.

당신을 위한 Ansys 솔루션을 알아보십시오.

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