In this paper a CAD-based optimal design system is introduced and applied to optimal design of machine tool structures. The system is designed to reduce manual interfacing effort. All the design activities such as selecting design variables, making FE meshes and FE analysis are integrated on a parametric CAD program. A user can easily select design variables by clicking a CAD model. To enhance the robustness and versatility, this system uses the finite difference method for the design sensitivity analysis. By taking a practical example of the design of the column of a horizontal machining center, it is shown that the software system is efficiently usable in industry establishing the goal of minimizing user intervention between various analysis and optimization activities.
본 논문은 실질적인 최적화 구조물의 설계를 위한 시스템에 대한 것으로 퍼지이론에 바탕을 둔 자동 유한요소 생성 망 기술과 계산 기하학적 기술, 해석코드 및 솔리드모델러를 시스템에 통합시켰다. 최적해 또는 만족해는 자동해석 시스템과 함께 탐색공간을 위한 유전자 알고리즘을 이용하여 자동적으로 탐색되어 진다. 또한, 유전자 알고리즘을 이용함으로써 본 설계 시스템은 다차원 해를 얻을 수 있다. 개발된 시스템은 터널전류에 바탕을 둔 마이크로 가속도계의 형상설계에 적용하였다.
As the structure of a mobile phone becomes thin to catch up with a slim product trend, the reliability of a LCD module is on the rise as a big issue for a product design. A drop test is the most basic and important verification method for a mechanical quality control but it requires much time and cost during a product development process. Thus many manufacturers have considered design guide lines using CAE and simulation for more effective usage of limited resources on the market. In this paper, the Maximum Principle Stress of a LCD glass panel is calculated on the basis of explicit FE Analyses method and input conditions are determined according to the general test standard. The design guideline for reliability improvements are suggested on the basis of the results of FE Analysis.
In the global ship structure and vibration analysis, the FE(finite element) analysis model is required in the early design stage before the 3D CAD model is defined. And the analysis model generation process is a time-consuming job and takes much more time than the engineering work itself. In particular, ship structure has too many associated structural members such as stringers, stiffness and girders etc. These structural members should be satisfied as the constraints in analysis modeling. Therefore it is necessary to support generation of analysis model with satisfying these constraints as an automatic manner. For the effective support of the global ship analysis modeling, a method to generate analysis model using initial design information within ship design process, that hull form offset data and compartment data, is developed. In order to easily handle initial design information and FE model information, flexible data structure is proposed. An automatic quadrilateral mesh generation algorithm using initial design information to satisfy the constraints imposed on the ship structure is also proposed. The proposed data structure and mesh generation algorithm are applied for the various type of vessels for the usability test. Through this test, we have verified the stability and usefulness of this system including mesh generation algorithm.
본 논문은 자동요소생성 시스템을 이용한 화학적펌프의 지진해석에 대한 내용이다. 전처리시스템을 CAD시스템, 유한요소 코드와 통합시킨 자동화된 해석시스템은 구조물 최적화 디자인에 효과적으로 사용되어 진다. 해석조건이 수반된 유한요소모델은 자동적으로 해석모델로 부터 생성되어 진다. 또한, 유한요소모델은 해석코드에 의해 자동적으로 해석되어 진다. 이 통합화된 유한요소 시뮬레이션 시스템의 효용성을 화학펌프와 같은 3차원 복잡구조물에 적용하여 보았다.
In this study, the modeling support system was developed which can make easy and fast FE-modeling and verify the results of static and durability analysis for the lower arm, one of the important parts in automobile suspension module. It took into account of the whole complicated design processes verifying the durability coefficients evaluated by fatigue analysis, which should be used to satisfy a design criteria. To guide the FE-modeling the drive page was constructed by using HTML and XML, which was based on expert's know-hows. It is able to integrate the processes to design the lower arm in practice, so that the standardization of its FE-Modeling is achieved, consequently. The 3 dimensional CAD's geometrical data were changed automatically into pre-defined shell elements under the concept of mesh-offset technique, and then welding elements were treated to connect between target and basic surfaces constructed by the shell elements. This system has also a user interface to control boundary and load ing conditions applied in performing of the static and durability analysis, in which many load cases can be applied simply with the MPCs driven by just few mouse clicks. These were implemented on the platform of MSC.Patran and utilized ANSYS, MSC.Nastran and MSC.Fatigue as the solver of the analysis performed. The developed system brings not only significant decreasing of man-hours required in FE-modeling process, but also obtaining of satisfied qualities in analyzed results. It will be integrated in a part of virtual prototyping module of the developing e-engineering framework.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제3권1호
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pp.43-48
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2002
This paper describes an automated computer-aided engineering (CAE) system for three-dimensional structures. An automatic finite element mesh-generation technique, which is based on fuzzy knowledge processing and computational geometry techniques, is incorporated into the system, together with a commercial FE analysis code, and a commercial solid modeler. The system allows a geometry model of interest to be automatically converted to different FE models, depending on the physical phenomena of the structures to be analyzed, i.e., electrostatic analysis, stress analysis, modal analysis, and so on. Also, with the aid of multilayer neural networks, the present system allows us to obtain automatically a design window in which a number of satisfactory design solutions exist in a multi-dimensional design parameter space. The developed CAE system is successfully applied to evaluate an electrostatic micromachines.
The primary aim of this study is to develop a three dimensional finite element (FE) model to predict the axial stress-strain relationship and ultimate strength of the FRP-wrapped UHPC columns by comparing experimental results. The reliability of four selected confinement models and three design codes such as ACI-440, CSA-S806-02, and ISIS CANADA is also evaluated in terms of agreement with the experimental results. Totally 6 unconfined and 36 different types of the FRP-wrapped UHPC columns are tested under monotonic axial compression. The values of ultimate strengths of FRP-wrapped UHPC columns obtained from the experimental results are compared and verified with finite element (FE) analysis results and the design codes mentioned above. The concrete damage plasticity model (CDPM) in Abaqus is utilized to represent the confined behavior of the UHPC. The results indicate that agreement between the test results and the non-linear FE analysis results is highly satisfactory. The CSA-S806-02 design code is considered more reliable than the ACI-440 and the ISIS CANADA design codes to calculate the ultimate strength of the FRP-wrapped UHPC columns. None of the selected confinement models that are developed for FRP-wrapped low and normal strength concrete columns can safely predict the ultimate strength of FRP-wrapped UHPC columns.
The flange hub is a main component in an automotive steering system. In general, the flange hub are fabricated by mechanical machining, which is a process where material waste is inevitable. It is well-known that a net-shape cold forging cannot only reduce material waste but can also improve the mechanical strength of the final product. Thus, a forging process design was conducted for production of a flange hub. Significant spring-back occurs around the flange due to its small thickness in conjunction with the residual stresses after forging. In order to achieve the required dimensional accuracy, a process design with appropriate spring-back control is needed. In this study, a modification of the forging die was designed based on FE analysis with the purpose of spring-back compensation. Four kinds of different die designs were evaluated and the optimum design has two times less spring-back than the initial design. The compensation angle of the optimum design is 0.5 degrees. The results have been experimentally confirmed by cold forging of a flange hub and comparing the amount of spring-back between the actual component and the FE analysis.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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제17권4호
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pp.1299-1307
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2006
This study investigates solving production problems in an automotive stamping plant using Finite Element (FE) analysis. The fundamentals of stamping, metal plasticity and FE analysis are developed. In this paper, we provide the basis for a simulation of the stamping of a production part, the automotive rear floorpan. On-plant factorial Design of Experiments (DoE) were simulated using the floorpan model. The accuracy of the simulations was undetermined because of variability in the DoE results. Predictions of flange shape, wrinkling and thickness show qualitative agreement with manufactured parts and indicate that simulating an industrial part is feasible.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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