CAE(Computer-Aided Engineering)는 정교한 분석 알고리즘을 사용한 설계 및 가상 테스트부터 제조 계획에 이르기까지 전체 제품 엔지니어링 프로세스의 절차를 설명하는데 사용되는 용어입니다. 컴퓨터 지원 엔지니어링은 일종의 설계 소프트웨어를 사용하여 제품을 개발하는 거의 모든 산업에서 표준입니다. CAE는 제품 설계뿐 아니라 엔지니어링 프로세스 지원의 다음 단계입니다. 물리적 프로토타입 없이도 제품의 물리적 특성에 대한 테스트 및 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다. 유한요소해석 유한요소해석(FEA)은 유한요소법(FEM)이라는 수치 기법을 사용하여 주어진 물리적 현상을 시뮬레이션하는 것입니다. 엔지니어는 FEA 소프트웨어를 사용하여 실제 프로토타입 및 실험 수를 줄이고 설계 단계에서 구성 요소를 최적화하여 비용을 절감하면서 더 나은 제품을 더 빠르게 개발할 수 있습니다. 구조적 또는 유체 거동, 열 전달, 파동 전파, 생물학적 세포의 성장 등과 같은 물리적 현상을 포괄적으로 이해하고 정량화하려면 수학을 사용하는 것이 필요합니다. 이러한 프로세스의 대부분은 편미분 방정식(PDE)을 사용하여 설명됩니다. 그러나 컴퓨터가 이러한 PDE를 해결하기 위해 지난 수십 년 동안 수치 기법이 개발되었으며 오늘날 가장 눈에 띄는 기법 중 하나가 유한 요소 분석입니다. 전산유체역학 전산유체역학(CFD)은 계산 능력을 사용하여 지배 방정식을 풀어 물리적 유체 흐름을 수학적으로 예측하는 프로세스입니다.엔지니어가 새로운 제품(예: 다음 경주 시즌을 위한 우승 경주용 자동차)을 설계하는 임무를 맡을 때 공기역학은 설계의 전반적인 성능에서 중요한 역할을 합니다. 즉, 공기역학적 성능은 컨셉 단계에서는 쉽게 정량화할 수 없습니다.전통적으로 엔지니어가 자신의 설계를 최적화하는 유일한 방법은 제품 프로토타입에 대한 물리적 테스트를 수행하는 것입니다. 컴퓨터의 등장과 계속해서 증가하는 계산 능력(무어의 법칙 덕분에)으로 인해 CFD분야는 실제 물리학을 예측하기 위해 일반적으로 적용되는 도구가 되었습니다.CFD소프트웨어 분석에서는 유체 흐름과 속도, 압력, 점도, 밀도, 온도 등 관련 물리적 특성이 정의된 작동 조건을 기반으로 계산됩니다. 정확한 물리적 솔루션을 얻기 위해 이러한 수량을 동시에 계산합니다.상용 또는 오픈 소스를 포함한 모든 CFD도구는 수학적 모델과 수치 방법을 사용하여 원하는 흐름 물리학을 예측합니다. 가장 일반적인 CFD도구는 Navier-Stokes(NS) 방정식을 기반으로 합니다. Navier-Stokes 방정식의 대부분의 항은 일정하게 유지되지만 물리학에 따라 더 많은 항을 추가하거나 제거할 수 있습니다. 예를 들어, 열 전달, 상 변화 또는 화학 반응을 고려해야 하는 경우 지배 방정식에 더 많은 용어가 도입됩니다.정확하고 성공적인 CFD해석을 수행하려면 적절한 작동 조건, 수치 방법 및 물리학을 고려하는 것이 매우 중요합니다. 이것이 올바르게 수행되면 성능 통찰력을 빠르게 얻을 수 있으며 결과적으로 더 나은 성능과 효율적인 최종 제품을 얻을 수 있습니다. FEA와 CFD 더 자세히 알아보기▶ 열해석 열 전달(Heat Transfer)은 온도 차이와 그에 따른 온도 분포 및 변화로 인한 열(열에너지)의 흐름을 나타냅니다.운송 현상에 대한 연구는 전도, 대류 및 복사 형태의 운동량, 에너지 및 질량 교환에 관한 것입니다 . 이러한 프로세스는 수학 공식을 통해 설명할 수 있습니다. 이러한 공식의 기본은 운동량, 에너지 및 질량 보존 법칙과 구성 법칙, 즉 보존뿐 아니라 이러한 현상과 관련된 양의 흐름을 설명하는 관계식에서 찾을 수 있습니다. 이를 위해 언급된 법칙과 구성 관계를 가능한 최선의 방법으로 설명하기 위해 미분 방정식이 사용됩니다. 이러한 방정식을 푸는 것은 시스템을 조사하고 해당 동작을 예측하는 효과적인 방법입니다. 유한요소해석, 전산유체해석, 열해석 외에도 CAE에는 다물체 동역학과 제품 또는 디자인의 최적화가 있습니다. 시뮬레이션 기반 설계실제 프로토타입 제작에 필요한 몇일 또는 몇주가 소요되는 것과 비교하면 시뮬레이션에는 최대 몇 시간밖에 걸리지 않습니다. 물리적 프로토타입 제작을 완전히 피하는 것은 불가피하지만, 시뮬레이션은 생산 전에 필요한 프로토타입 수를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.표준 CAE워크플로우에는 초기 설계를 생성한 다음 적절한 조건으로 CAD형상을 시뮬레이션하는 작업이 포함됩니다. 시뮬레이션 결과에서 얻은 통찰력을 바탕으로 설계 개선이 이루어집니다. 이 프로세스는 제품 요구 사항이 충족되고 사실상 확인될 때까지 반복됩니다. 디지털 프로토타입과 기대치 사이에 동작 불일치가 있는 경우 CAD모델 또는 입력을 더욱 구체화할 수 있습니다. 이 프로세스는 초기 개발 단계에서 실제 프로토타입을 제작할 필요가 없으므로 더 빠른 제품 개발을 지원합니다.나의 구조해석 레벨테스트 해보기▶클라우드의 CAE고성능 클라우드 컴퓨팅과 함께 엔지니어링 시뮬레이션을 사용하면 전체 개발 프로세스는 물론 각 설계 주기의 비용과 기간을 줄일 수 있습니다. 시뮬레이션 기술을 제품 개발 프로세스에 통합할 계획을 세울 때는 제품이 노출될 환경(힘, 온도 등)을 아는 것이 중요합니다. 시뮬레이션을 올바르게 설정하려면 이러한 조건을 아는 것이 중요합니다. 사용된 경계 조건의 정밀도는 시뮬레이션의 예측 값에 중요한 역할을 합니다.지금까지 엔지니어링 시뮬레이션은 환경 요인을 예측하는 것 외에도 그 자체로 복잡한 작업이었으며 주로 숙련된 엔지니어와 시뮬레이션 전문가에게만 국한되었습니다. 시뮬리아 같은 최신 CAE도구는 이러한 장벽을 무너뜨려 시뮬레이션에 대한 깊은 지식이 없는 사용자가 통찰력 있는 결과를 생성할 수 있도록 합니다. 복잡한 형상을 시뮬레이션하는 것은 성능을 위해 엄청난 컴퓨팅 성능이 필요하기 때문에 최신 컴퓨터에서도 어렵습니다. 정교한 IT 인프라를 갖춘 대기업은 자체 서버를 사용하여 시뮬레이션을 호스팅하고 실행합니다. 그러나 이제 클라우드에서 HPC(고성능 컴퓨팅)가 부상하면서 일반적으로 필요한 하드웨어를 구매하고 유지 관리할 여력이 없는 소규모 기업도 동일한 시뮬레이션 도구 및 기능에 액세스할 수 있게 되었습니다. 시뮬레이션 제품 시장의 이러한 혼란으로 인해 이제 모든 사람이 자신이 설계한 제품을 시뮬레이션하는 것이 가능해졌습니다. CAE 적용 분야 CAE의 주요 목적은 부품 및 어셈블리의 견고성, 효율성 및 내구성을 테스트, 예측 및 개선하는 것입니다. 궁극적으로 더 나은 제품을 만들고 필요한 물리적 프로토타입 수와 출시 시간을 단축합니다. 유체 흐름, 질량 및 열 전달, 유체-고체 상호 작용, 정적 또는 동적 해석, 부품 및 어셈블리의 응력 해석, 결합 열 전달, 전도, 대류, 복사 등을 CAE 소프트웨어를 사용하여 광범위한 설계에 대해 테스트할 수 있습니다.CAE(Computer Aided Engineering)는 다양한 환경에 노출되는 제품을 설계하는 거의 모든 산업에서 사용될 수 있습니다. 컴퓨터 지원 엔지니어링을 사용하는 산업에는 자동차, 항공우주, 플랜트 엔지니어링, 전자, 에너지, 소비재 및 HVAC가 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다. 제품은 매우 작은 부품부터 경주용 자동차, 교량, 심지어 발전소와 같은 복잡한 구조물까지 다양합니다.특정 하중을 운반하는 크레인의 구조적 무결성 테스트, 콘서트 홀의 음향 분석 또는 전구 내부 대류 흐름 테스트 이 모든 것은 시뮬레이션이 엄청난, 때로는 생명을 구할 수 있는 변화를 가져올 수 있는 응용 분야의 예입니다. 다양한 산업분야의 구조해석 사례보기▶