[CAE] 문제를 해결하는 가장 효율적인 방법은 무엇일까?

설계 해석 엔지니어의 가장 유용한 현실적인 방법은 가장 기본적인 해석에도 포함된 가정이라는 것이다. 발전기로 유명한 <캐터필러>사의 어떤 기술자는 "충분히 가정하면 무엇이든 해석할 수 있다."라고 말했다. 반대로 말하면 "무엇이든 해석하려면 충분히 가정해야 한다."가 된다. 설계 기술자와 재료 과학자가 주철(cast iron)의 선형 탄성계수를 결정하는 것을 토론한다고 하자. 재료 과학자는 주철의 응력-변형률 곡선에서 선형인 부분은 존재하지도 않으며, 생산할 때마다 공정에 따라 ±50%의 특성이 바뀔 수 있다고 주장할 것이다. 그러면 설계 엔지니어는 “모든 다 이해하지만 그러면 어떤 탄성계수를 사용해야 하나요?”라고 대답할 것이다. 

 

 
엔지니어는 매일 불완전한 데이터를 근거로 결정을 내리고 책임을 져야한다. 재료의 상태는 균일한지, 조립된 제품이 변형되었는지, 사용자가 바뀌었는지와 일반적으로 불확실성을 가정하여 가중치를 주고, 적합성을 확인하고 문서로 만들어야 한다. 어쨌든 마지막엔 결정을 내려야 한다. 해석 엔지니어는 이 과정을 한 단계 더 발전시켜야 한다. 앞에서 언급한 불확실성 이외에도 실험에서 거의 반복적으로 나타나지 않는 물리적 현상을 표현하려면 분명히 비현실적인 경계조건을 적용한 FEA 모델을 사용해야 한다. 통제할 수 없을 것 같은 이런 상황을 비추어 보면 성공의 열쇠는 바로 불확실성의 과학적 증명이다. 불확실성을 증명하는 것은 설계 해석에 성공하기 위해 매우 중요한 것이다. 해석 전문가는 모든 가능한 옵션을 테스트하거나 가능한 모든 조합을 해석할 수 있는 시간이나 자원을 가졌을 수 있지만, 설계 해석 엔지니어는 자신의 불확실성을 신속하게 평가하고 제한된 결과를 토대로 빨리 결정해야만 한다. 때로는 해석을 다시 해야 할 수도 있다. 일반적으로 생산 일정을 계속 유지하려면 다음 생산을 시작해야 하는지의 결정이 주기적으로 필요하다. 필수 가정을 신중하게 분석하고 이해하려면 불완전한 데이터에 근거하여 더 ‘입맛에 맞는’ 결정을 내릴 수도 있을 것이다.
 

 

영률(Young's modulus)은 인장 또는 압축 하에서 재료에 대한 응력-변형률 곡선의 선형 부분의 기울기