Multiscale Designer

멀티스케일 디자이너는 연속, 직조 및/또는 단섬유(Chopped Fiber) 복합재, 허니콤 코어, 강화 콘크리트, 토양, 뼈 및 기타 다양한 이종 재료의 다중 스케일 재료 모형을 개발하고 시뮬레이션을 하기 위한 효율적 도구입니다.

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Multiscale Designer 검증 시험
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멀티스케일 시뮬레이션 원공인장(OHT)과 저속충격시편의 멀티스케일 시뮬레이션 - 최대 손상 시현

응용 분야로 설계, 파괴, 통계 기반의 재료 허용치, 피로, 균열, 충격, 충돌, 환경적 물성 저하에 대한 다중 스케일 재료 모델링과 다중 물리 시뮬레이션이 포함되며 옵티스트럭트, 라디오스, LS-DYNA 및 아바쿠스 등의 상용 FEA 솔버 이용을 위한 플러그인이 제공됩니다.

효과

다양한 다중 스케일 모델링 프레임워크가 나와 있지만 멀티스케일 디자이너에는 실용성, 수학적 완벽성, 유효성 및 다목적성이 최적으로 결합되어 있습니다.

실용성

멀티스케일 디자이너에는 수십만 개의 유한 요소를 가진 복잡한 단위 셀을 관리 가능한 수의 변형 모드와 상태 변수로 단순화시키는 체계화된 모형 축소 기술이 탑재되어 있습니다. 관심 대상 수치에 요구되는 정확도 수준을 제공하도록 최적 운동학 기술(모드 및 상태 변수)이 자동으로 선택됩니다. 멀티스케일 디자이너에는 단위 셀 모형의 파라미터 기반 라이브러리가 내장되어 있어 최적화와 확률 시뮬레이션이 가능합니다. 현재 파라미터 기반의 단위 셀 모형 라이브러리에는 연속 섬유, 직물, 차핑드 섬유(단/장), 정렬 입자 및 임의 입자 미세 구조 등이 포함되어 있습니다. 따라서 복잡한 단위 셀 모형을 만들어 거시적 FEA 솔버에 연결시키는 작업이 불필요합니다. 파라미터 기반의 단위 셀 라이브러리 외에도 사용자 정의 단위 셀 모형(CAD 및/또는 FEA 메시)을 가져오거나 멀티스케일 디자이너 내에서 완벽하게 만들 수 있습니다.

수학적 완벽성

멀티스케일 디자이너에는 스케일 분리 문제가 없고 다중 스케일 경쟁 제품과 달리 메시에 민감하지 않은 결과를 제공합니다. 쿠폰 레벨에서 사용자가 지정한 실험 데이터에 기초하여 멀티스케일 디자이너가 특성 재료 길이 스케일을 자동으로 확인합니다. 또한, 멀티스케일 디자이너에는 확률적 다중 스케일 기능이 포함되어 있어 기하학적 불확실성과 재료 불확실성을 거시적 차원의 구성요소 불확실성으로 변환시켜줍니다.

유효성 검증

멀티스케일 디자이너는 실험적 재료 데이터베이스 및 높은 수준의 불확실성을 가진 모형 파라미터(공극률, 미세 균열, 계면/상 접촉면 특성)를 확인하는 다중 단계 최적화 엔진과 통합되어 있습니다.

다목적성

진보화된 멀티스케일 디자이너에 포함된 기능: 테스트를 최소화하고 정확도를 높이는 A 및 B 기반 재료 허용치 생성, 미세 구조 최적화, 다중 스케일 피로 및 다중 스케일 다중 물리 시뮬레이션 기능을 보유하고 있습니다.

예측 정확도

멀티스케일 디자이너는 다양한 위상 재료의 기본적인 물리적 거동인 손상 및 소성 법칙을 고려하여 이종재료 물성 개발을 구현 할 수 있습니다. 각각의 재료들은 3D FEA로 표현되며 비선형 재료로 정의할 수 있습니다.

멀티스케일 디자이너에는 비선형 물성 법칙인 탄소 및 유리섬유와 같은 취성재료, 연성재료의 소성모델, 하이브리드 손상, 취성 및 연성 거동에 대한 손상 모델이 포함됩니다. 비선형 재료에 대해서는 파라미터 입력을 통해 정의가 가능하여 이종재료 물성치 개발을 위한 실험적 절차를 최소화 할 수 있습니다. 추가적으로 멀티스케일 디자이너는 다양한 타입의 모델(Unidirectional, Woven, Chopped)을 제공하고 있으며 이종 재료 모델의 예측 정확도를 위해 실험 데이터와의 검증을 수행할 수 있습니다.

유연성

멀티스케일 디자이너는 다양한 표준 쿠폰(unnotched, notched, shear, bend)으로 파라메트릭 시뮬레이션을 할 수 있는 FEA 매크로 솔버를 내장하고 있습니다. 그리고 Stochastics 모듈은 Monte Carlo 및 Sparse Grid Stochastics 와 함께 파라메트릭 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다. 각 Multiscale 재료 모델의 파라미터는 평균, 표준 편차 및 분포 유형 파라미터 입력을 통해 확률 분포 함수(PDF)를 제공합니다. Stochastic 시뮬레이션 결과는 “가상 허용 가능성” 평가를 위한 A- 및 B- 기반 재료 허용치를 직접 계산 시 사용되는 PDF입니다.

기능

멀티스케일 디자이너 - 메카니컬

멀티스케일 디자이너 - 메카니컬은 미세상과 그 인터페이스의 비탄성 변형을 나타내는 내부 변수의 수가 최소인 미시역학적 기법을 기반으로 하고 있습니다. 거시 모델링의 비용에 견줄만한 연산 비용으로 미세한 부분 모델링 문제를 해결합니다. 멀티스케일 디자이너 - 메카니컬은 사전처리 단계에서 비선형 분석 전에 변환 영향력 함수와 같은 재료 데이터베이스를 사전연산하고 이는 추후 비선형 분석에서 다시 사용됩니다. 멀티스케일 디자이너 - 메카니컬은 50여 가지 벤치마크 문제에 대해 절취 시편 및 구성품 수준에서 다양한 복합재 제품 형태를 통해 검증을 받았습니다.

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멀티스케일 디자이너 - 스토캐스틱

멀티스케일 디자이너 - 스토캐스틱은 순/역 확률 시뮬레이션 기능을 갖추고 있습니다. 순확률 시뮬레이션 프로세스에서는 미시 형상과 구성 속성의 가변성을 기준으로 관심 있는 거시 수량의 확률 분산 함수를 연산합니다. 역확률 시뮬레이션 프로세스에서는 거시(절취 시편) 수준에서 실험 데이터의 가변성에 따라 미시 구성 속성의 확률 분산함수를 역엔지니어링합니다. 멀티스케일 디자이너 - 스토캐스틱는 테스트 방법론이 지원하는 VA(virtual allowables)를 통해 A와 B 기반의 allowable을 계산할 때 필요한 데이터를 제공합니다.

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멀티스케일 디자이너 – 퍼티그

멀티스케일 디자이너 – 퍼티그는 시간에서는 점근적 근질화법, 공간에서는 차수 감소 균질화법, 이렇게 두 가지 스케일의 접근 방식 사용을 기반으로 하고 있어 미세상의 어느 재료 아키텍처와 어느 구성 방정식에도 효과적으로 적용 가능합니다. 멀티스케일 디자이너 – 퍼티그는 화학기상 침투(CVI), 용융 침투(MI), 세라믹 복합재, PMR-15 및 MVK-14 강화 탄소 섬유 복합재에 대해 유효성 검증을 받았습니다.

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멀티스케일 디자이너 – 멀티피직스

멀티스케일 디자이너 – 멀티피직스는 폴리머 및 세라믹 매트릭스 복합재의 환경 악화를 대상으로 한 통합 커플링 멀티스케일 기계-확산-반응 모델을 기반으로 합니다. 멀티스케일 디자이너 – 멀티피직스는 산소 및/또는 습기 확산, 반응, 분해 등 여러 가지 스케일로 여러 가지 물리적 공정을 커플링합니다. 멀티스케일 디자이너 – 멀티피직스의 두드러진 특징은 여러 물리적 프로세스에 필요한 모델을 줄여 달성하는 연산 효율입니다. 멀티스케일 디자이너 – 멀티피직스는 PMR-15와 MVK-14 보강 탄소 복합재와 용융 침투 CMC-NASA N24A 재료 시스템에 대해 검증을 받았습니다.

보완 솔루션

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RADIOSS Leading structural analysis solver for highly non-linear problems under dynamic loadings like Crash, Impact, Blast and Stamping simulation. Overview Video | Learn More
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