Open Source CAE Toolchain 3

앞서 연습해 본 모델을 좀 더 정밀도가 높게 해서 테스트해 본다.

실무적인 사용에서의 가능성을 검증하기 위해서이다.

*.stp 파일을 GMSH에서 불러들인다.

이후 좌측 메뉴 중의 MESH  카테고리에서 "3D"를 누르면 곧바로 매슁을 시작한다.

모델이 조금 복잡하므로 시간은 몇 분 정도 걸린다.

일차적으로 끝나면 상당히 성글게 나오는데,

이전에 살펴본 것과 같다.

여기서 "Optimaize 3D (Netgen)"을 눌러주면,

약간의 시간을 소요하고 나서 형태를 정돈해 준다.

그리고 "Refine by splitting"을 눌러주면,

각 노드들을 절반씩 쪼개서 2배로 더 조밀하게 만들어주는 작업이 이루어진다.

위의 상태가 그 결과이다.

여기서 더 조밀하게 한 번 더 해 주고 싶지만,

해석시간이 너무 오래 걸릴 것으로 예상되므로 이정도만 한다.

역시 해석을 하려면 컴퓨터 용량이 빠방해야 할 것 같다.

GMSH의 단점을 하나 발견했는데,

싱글코어만 지원한다는 것이다.

때문에 내 컴퓨터에 CPU 코어가  8개씩 들어가 있어도, 

실제로 매슁작업에는 하나만 이용하게 된다.

결국 이 소프트웨어는 이 때문에 시간을 많이 잡아먹는다.

 

상단 메뉴의 "Tools"에서 "Options"를 누르면 위와 같은 메뉴창이 나오는데,

여기서 대부분의 셋팅을 할 수 있다.

위 캡춰그림의 경우에는, 메쉬작업이 끝나서 매쉬가 있다면

Surface Edge와 Surface Faces를 표시해 주도록 하는 것이다.

Volume 부분까지 체크해 준다면 안쪽의 것들까지 다 나타나게 할 수 있다.

아래쪽의 "Size Range" 같은 것들은, 표시되는 것들을 필터링 해 주는 것이다.

예를 들어 0, 2 로 Size range를 써넣어주면,

2보다 큰 엘리먼트는 보이지 않게 된다.

General 탭에서는 매슁작업을 할 때의 옵션들이 나오는데,

몇가지 건드려 보긴 했는데 별로 효과는 보지 못했다.

예를 들어 3D Algorithm에 디폴트로 Delaunay가 있는데

GMSH 설명서를 보니 이 알고리즘이 최고로 안정적이고 빠르다고 한다.

따라서 다른건 선택할 필요가 없다.

Element size factor 역시 왠만해선 건드려줄 필요가 없다.

그냥 디폴트로 생성한 후에 

"Refine by splitting"를 이용해서 자동으로 쪼개주는게 낫다.

물론 아주 조밀하고 세심하게 콘트롤 해야 할 경우에는

이 메뉴를 건드려주고 또 다른 사항들도 직접 수정해 가면서 

작업해야 겠지만...

실제로 그럴 일이 잘 없을 것 같다.

아무튼 만들어진 매쉬는 *.msh 파일로 저장한다.

그리고 ELMER GUI를 실행시킨다.

ELMER에서 *.msh 파일을 불러들인다.

빠르게 잘 불러질 것이다.

Linear elastic으로 일단 Equation을 잡고

구속조건을 적당히 주었다.

재료는 PC로 한다.

Transient 옵션을 시도해 보았으나,

Linear elastic에서는 통하지 않는 것 같다.

그럼 그렇지...

편의성을 중시한 상용툴과 달리 Static이니까 냉정하게 거절해 버린다.

설명서와 해석사례들을 살펴보니 Transient는 Heat Transfer 쪽에서만 먹히는 것 같다.

그리고, case.sif 파일을 Generate 하고

Edit에 들어가서 *.vtu 파일을 출력해 주기 위해

지난번에 삽입했던 것과 같은 코드를 삽입해 준다.

(캡쳐그림은 생략)

그리고 Solver Run...

해석시간은 300초 조금 못 걸렸다.

수렴도 잘 하고...

ELMER 내장된 VTK로 체크.

프로젝트 저장하고 ELMER를 빠져나온다.

물론 해당 디렉토리에는 case0001.vtu 파일이 만들어져 있다.

이제 Paraview를 실행시키고,

 case0001.vtu 파일을 읽어들인다.

그리고 이것저것 셋팅해서 화면을 만들어준다.

위 화면은,  원래 상태와 변형 상태를 중첩시켜 변형상황을 볼 수 있게 한 것이다.

내부 그래디언트를 들여다 본다.

세로로 잘라서 본다.

10개로 슬라이스 해서 본다.

쓰래쉬홀드를 지정해서 응력 발생 부위만 본다.

변위벡터를 본다.

변위를 색깔로 표시한다.

배경색깔 바꿔서 이쁘게도 해 본다.

그리고 내장된 메뉴로 그림을 export한다.

PDF, EPS, SVG 같은 벡터 포멧도 지원한다.

다만 Rasterize 하지 않고 Vector 상태로 뽑아내니깐,

색깔이 날아가 버리는 단점이 보인다.

그거야 뭐...

재미있는 기능으로 입체그림 뽑아내는 것도 있다.
이걸로 사팔뜨기 되는걸 감수하고 잘 들여다보면 입체감이 나긴 난다.

조사를 좀 해 보니깐,

Open Source CAE Tool 중에서

Multibody Hertz Contact 기능을 지원하는게

프랑스제 Code-Aster가 있다.

이 녀석은 아주 확실하게 상용툴에 가장 근접한 것 같다.

단점은 윈도우 버전이 공식적으로 없다.

억지로 윈도우에서 돌리려면 

파이썬이다 뭐다 해서 이것저것 깔아서 환경 꾸며주고

Cygwin으로 억지로 돌리는 방법이 있지만

해석툴을 그런 식으로 운용하기에는 좀 찜찜하다.

그냥 리눅스 PC를 시원하게 하나 만들어서

해석 전용기로 쓰는게 나을지도 모른다.

Code-Aster Solver만 달랑 가지고 Command Line에서 쓰는건 너무 무식하다.

때문에 GUI와 합쳐서 패키지화된 SALOME-MECA를 쓰면 된다.

SALME-MECA는 UI 디자인이 촌스럽고 직관적이지 않다는 것 빼고는

봐줄 만 하다.

처음 깔아서 실행시켰는데 에러메시지 뱉어내고 뻗어버리는 경우도 잦은데

원인을 찾아서 해결해 주고 잘 쓰면 될 것이다.