[Module]CFD-ACE+ Stress Module

[cfdace]

Introduction Stress 모듈은 CFD-ACE+에서 Finite Element Structural Analysis을 위해 사용된다. 구조 해석 모델은 CFD-ACE+의 GUI에서 완벽하게 셋업 될 수 있으며, 순수하게 구조 해석을 원할 경우에는 Stand-Alone Mode로 사용되며, Multidisciplinary Analysis를 위해서는 다른 여러 모듈들과 함께 연동 될 수 있다. 현재 Stress 모듈과 연동될 수 있는 모듈에는, Flow/Heat Transfer/ Electric/Magnetic 모듈 등이 있다. 이런 각 Module과의 연동방식은 다음과 같이 두 가지로 크게 분류 될 수 있다. One-Way Coupling Mode 이 방식은 다른 모듈과 이 Stress모듈과의 연동이 단지 일방향이라는 것을 말한다. 이 Mode에서는 Stress Module이 각 시뮬레이션의 끝( Steady State의 경우) 혹은 각 타임 스텝의 마지막( Transient 의 경우) 에서 호출 되어진다. Stress Module에서의 어떤 솔루션도 다른 모듈로 넘겨 지지않으며, 마치 모든 계산이 수행 된 후에 이루어지는 Post-Processing 스텝으로도 간주 될 수 있다 Two-Way Coupling Mode 이 방식은 Stress Module과 다른 CFD-ACE+ 모듈간의 강력한 Implicit Cpupling을 나타낸다. 압력, 온도와 같은 실제 변수 값들이 Stress 모듈로 넘겨지며 이를 바탕으로 Deformation과 Stress가 계산된다. 또한 이런 Deformation이 연동된 다른 모듈로 넘겨지며 새로운 Geometry에 근거한 Solution이 계산되어 진다. 이런 경우 Stress 모듈은 다른 모듈간과 연계된 정보를 가지고 매 타임 스텝마다 호출 된다 Applications Stress 모듈과 Flow/Heat Transfer/Electric/Magnetic 사이의 Implicit Coupling을 제공하는 CFD-ACE+는 다양한 분야의 Application을 제공한다.  Pure Structural Analysis            Stress 모듈은 구조물의 Stress와 Deflection을 계산하기 위해 사용된다.     Coupled Solid/Fluid/Thermal Problems           Flow와 Heat Transfer 그리고 Stress Analysis의 Interaction문제를 풀 때 사용되며 다른 모듈과의 연동을 위해서 특별한 외부 데이터 파일은 필요하지 않다.   Multidisciplinary Electrostatic Problems-MEMS Applications          Flow/Heat Transfer 모듈과 함께 CFD-ACE+의 Electric 모듈도 Stress와 함께 연동될 수 있다.   Features 현재 CFD-ACE+의 Stress Module은 구조 해석과 관련된 다음과 같은 기능을 제공하며, 이 모든 기능들은 앞서 언급한 다른 모듈들과 연동해서 사용될 수 있다. Steady-state and Transient Analysis Linear and Geometrically Nonlinear Elasticity Contact Analysis(Eleastic/Rigid and Elastic/Elastic) Thermoelasticity Modal Analysis Anisotropic Material Properties Limitations Limited Element Library Stress 모듈에서 지원하는 Elements에는 Triangles, Quadrilaterals, Tetrahedrals, Prism, Shells등이 있다. 현재 Stress 모듈은 Beams, Bars, Rods, Shear Panel등을 지원하지는 않는다.  Arbitrary Interface 전형적으로 구조 해석에 필요한 격자의 밀집도는 유동 해석에 요구 되어지는 것보다 적다. 특히 이것은 고체 지역의 Stress해석을 위해 2차 정확도의 Element를 사용할 때 적용된다. 그러나 고체와 유체사이의 경계면에서는 상호 격자간의 1:1 매칭이 되어야만 한다.  Polyhedral Cells 현재, 단지 Tri, Quad, Hex, Tet, Prism 만이 지원된다.  Rotational Body Forces 회전력에 기인한 체적력은 현재 Stress모듈에서 지원되지 않는다. 즉 회전하는 물체에 사용되는 여러 옵션이 선택 가능하지만 단지 유동에만 영향을 줄뿐 Stress 모듈에는 영향을 미치지 않는다.  Cyclic/Thin Wall Boundary Conditions Cyclic과 Thin Wall Boundary Condition은 Stress계산을 하기 위해 지정된 Block이나 Zone에서는 사용될 수 없다..