CAE, 구조해석을 통해 알고자 하는 것(기초정의)

◇ 구조해석을 통해 알아내고자 하는 것

ㆍ얼마나 큰 하중을 견딜 수 있는가?
ㆍ요구조건을 만족하면서 얼마나 오랜기간 사용가능한가?
ㆍ구조적으로 얼마나 안정적인가?

■응력해석(Stress Analysis)

인가되는 하중에 의하여 물체(기계부품, 구조물)에 작용하는 응력을 계산합니다.
작용하는 하중에 의한 물체에 분포된 응력이 물체의 허용응력 이하의 수준이 되도록 물체의 재료/형태/치수 등을 결정합니다. 이를 통해 물체의 안전율(Margin of Safety)를 확보합니다. 허용응력(Allowable Stress)은 아래와 같은 특성에 의해 결정됩니다.
ㆍ정적강도(Static Strength), 강성(Stiffiness), 좌굴(Buckling), 피로수명(Fatigue)

■피로&파괴해석(Fatigue&Fracture Analysis)

요구조건하에서 물체에 사용기간동안 인가되는 하중 스펙트럼을 분석하여 파손되는 조건을 찾거나, 요구성능을 만족하도록 인가하중의 조건을 찾는 것입니다. 수명을 예측하거나 정비기간을 설정하는데 활용합니다.

■동특성 해석(Dynamic Analysis)

진동 및 충격에 의한 물체의 특성을 계산합니다. 주로 고유진동수를 찾거나 진동에 의한 물체의 동특성을 확인하는 것입니다.
ㆍ고유진동수(Natural Frequency), 변형형상(모드형상, Mode Shape)



◆위와 같은 구조해석은 주로 컴퓨터를 활용한 유한요소 해석(Finite Element Analysis)으로 수행합니다. 간단한 형상의 경우 이론식을 활용하여 수계산이 가능하지만 형상이 복잡하고 다양한 힘이 작용하는 경우 실제계에서는 거의 불가능합니다. 그러므로 모델을 유한한 요소로 분할 및 해석한 후 그 결과를 취합하여 근사적인 해를 갖는 유한요소 해석을 실무 엔지니어링에서 활용됩니다.