구조최적설계 소프트웨어의 성능 비교에 관한 연구

Abstract

구조최적설계는 항공, 자동차 등 많은 분야에서 사용되고 있으며, 구조최적설계의 성능 향상에 대한 연구도 지속적으로 진행되어 왔다. 현장에는 실제 구조 문제에 적용할 수 있는 상용 구조최적설계 소프트웨어들도 여럿 개발되어 이용되고 있으며 거듭 발전하고 있다. 설계자는 구조 문제의 규모와 종류, 최적설계의 방법에 따라 어떤 소프트웨어를 결정할 것인가에 대한 정보가 필요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 상용 구조최적설계 소프트웨어 중에서 가장 많이 사용되는 MSC.Nastran, Genesis와 OptiStruct의 성능을 설계자의 입장에서 비교하였다. 최적설계 관점에서 소프트웨어의 성능을 수렴된 결과의 우수성과 수행 과정에서 소요된 연산시간(CPU time)으로 비교하였다. 또한, 구조 예제들을 치수최적설계, 형상최적설계와 위상최적설계로 각각 분류하여 정의하고 위의 세 소프트웨어로 풀이하여 성능을 비교하였다. 공정한 성능 비교를 위하여 소프트웨어의 실행 환경을 통일하고 설계과정에서 성능에 영향을 주는 인자들을 동일하게 설정하였다. 그리고 최적설계 결과를 분석하고 각 소프트웨어의 성능과 특징에 대해 토의하였다.

Structural optimization is widely accepted in industrial fields. Structural optimization pursues improved performance of the structures. Recently, structural optimization is actively utilized due to the well-developed commercial design software systems. Three popular commercial structural optimization systems are investigated and compared. They are MSC.Nastran, Genesis and OptiStruct. The performance of the systems is analyzed based on the quality of the optimum solution and the computational time. Linear static response size, shape and topology optimizations are explored and compared with some test examples. For fair comparison, the systems are run in the same environment and the optimization parameters affecting the performance are unified. The optimization results are analyzed and the performances and characteristics of each software system are discussed.