Advanced solutions to model interaction between multiple disciplines for improved accuracy, product safety and reliability


여러 해석 분야 간의 상호 작용을 모델링하고 정확도, 안전성 및 신뢰성을 향상시키는 솔루션

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많은 기업에서는 CAE가 하나의 전담 팀 또는 엔지니어링 분야에서 독립적으로 운용되고 있습니다. 하지만 제품의 성능, 안전성 및 신뢰성은 이러한 분석 분야 간의 상호 작용에 의해 크게 좌우됩니다. Mult-Physics FEA가 이러한 상호 작용에 대해서 어느 정도는 해결을 해줄 수 있지만, 많은 경우 각 분석 분야의 수학적 처리 기법이 근본적으로 달라서 같이 고려를 할 수 없는 경우도 많이 있습니다. 예를 들어, 다물체 동역학, FEA 및 제어 시스템 모델에서는 수치적인 기반을 공유하고 있지 않기 때문에 실제 시스템 수준의 관점에서 제품을 평가하는 것이 어렵습니다.

다분야 통합 CAE 솔루션은 거의 모든 수학적인 분야에 적용이 가능해, 시스템 레벨의 모델링 및 해석이 가능합니다. 다분야 통합 해석을 통해 FEA, 제어, 다물체 동역학, 유한 차분법, 특정 목적에 국한된 방정식을 통합하고, 엔지니어링 영역의 경계를 넘어 상호 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다. 다분야 통합 해석은 모션-구조, 열-기계, 시스템-제어, 멀티 피직스, 유체-고체 연성해석(FSI), 복합재 파괴 연결해석, 내연적 비선형 - 외연적 비선형 등의 연계된 엔지니어링 물리적 현상에 대한 대화형 해석 기능을 제공합니다. MSC의 강건한 솔버를 기반으로 엔지니어는 매우 복잡한 공학적 문제도 해결할 수 있습니다.

해석의 형태에 따라 엔지니어는 MSC 솔루션을 직접 커플링 (멀티 피직스를 단일 모델에 동시에 적용) 또는 체인 솔루션 (하중 결과를 하나의 해석에서 다음 해석으로 연계하여 전달)의 2가지 방법으로 사용할 수 있습니다.

MSC Software 제품은 다양한 다분야 통합 해석에 사용되고 있습니다:
  • 열-구조 체인 해석
  • 퍼터베이션 해석
  • 열-기계 연성해석
  • 음향-구조 연성해석
  • 모션-구조 해석
  • 내연적-외연적 비선형 체인 해석
  • 외연적-내연적 비선형 체인 해석
  • 내연적-외연적-내연적 비선형 체인 해석
  • 유체-구조 연성해석
  • 제어 시스템 해석
산업체 적용사례:
  • Aerospace & Defense: 항공기 엔진, 날개, 레이더 돔, 랜딩기어, 헬리콥터 동체, 헬리콥터 로터 날개.
  • Automotive: 브레이크 시스템, 엔진, 차체 판넬, 제어 시스템, 서스펜션.
  • Consumer Products: 스포츠 용품, 포장재, 전자체품의 방열핀, 자전거 프레임.
  • Energy: 풍력 터빈, 태양열 전지판, 해양 구조물, 해저 파이프

Motion structure interaction stress in lower control arm

Modal model with integrated flexible component

Multibody Dynamics (MBD) analysis provides an efficient solution by enabling designers to predict the kinematic (displacements, velocities and accelerations) and dynamic (forces and moments) behavior of mechanical assemblies.

Finite Element Analysis (FEA), on the other hand, can include linear and nonlinear material characteristics of individual components in an assembly, and therefore provides detailed insight into component behavior, including prediction of stress and potential failure.

An integrated MBD/Structures solution from MSC Software offers the best of both worlds: a simple, robust motion model with selected flexible finite element components. Our MBD/Structures solution is built from two of MSC’s core solvers, Adams and MSC Nastran. By integrating these two technologies within a common user environment, MSC Software delivers unparalleled efficiency and accuracy for the multidisciplinary solution of motion-structures problems.

Satellite dish with integrated control system

Optimizing size and performance for a hydraulic pump

When designing a mechanical system such as an automobile suspension, an aircraft landing gear or a fork-lift, it is critical to understand how various components (pneumatics, hydraulics, electronics, and so on) interact as well as forces generated during operation. Unfortunately, even today, a lot of time and effort is spent on testing physical prototypes without virtually exploring numerous designs to optimize full-system performance.

Adams/Mechatronics can be used to directly incorporate control systems into mechanical models by dynamically linking an external system library from a controls application, such as EASY5 and MATLAB, into Adams. It makes the process of performing complete system level investigations like complex vehicle-controller interaction more straightforward. Control system parameters can be quickly adjusted for evaluation and included in a design study for simultaneous optimization of both control system and mechanical system.

Coupled thermal-structural (friction) brake squeal analysis

Thermal-structural effects of welding

Understanding the impact of thermal changes and structural responses is important to ensure quality and reliable long term operation for many products. Depending on the size of thermal changes and the materials involved, temperature changes can lead to warping with many unwanted consequences. For example, friction as applied in brake systems creates heat in some areas of the disc structure and these temperature changes may lead to warping which may then be the cause of unwanted noise.

MSC’s thermal/mechanical multidiscipline solutions give engineers the ability to simulate the interaction and effects of structural mechanics and thermal conditions, within a single software product.

Smooth particle hydrodynamics

Hydroplaning solved with MSC Nastran

Drop test of blood bag

The objective of modeling fluids in a structural analysis is to account for the influence of fluid pressures on the structure and for improved accuracy in structural response prediction. Structures are generally modeled using Lagrangian scheme where material is tied to a finite element mesh. On the other hand, fluids are solved with Eulerian scheme with material being independent of the mesh, but instead flowing through the mesh. Dual schemes are required because of the way structures and fluids behave.

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MSC Nastran

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