결과 분석의 첫 번째 단계는 연구를 시작할 때 설정한 목적을 검토하는 것이다. 이것은 어디를 찾아야 하고 무엇을 찾아야 하는 알려줘야 한다. 대부분 당신은 파손의 증거나 파손 가능성이 작다는 증거를 찾고 있을 것이다. 이것을 염두에 두고 구체적인 고장 예측 변수를 논의하기 전에 공학 설계에서 파손 특성에 관한 몇 가지 용어의 이해가 필요하다. 아래에 제시된 내용은 일반적인 기계적 고장 유형을 요약한 것이다. ● 파괴(fracture): 파괴는 새로운 균열이 나타나거나 기존 균열이 성장할 때 발생한다. 취성 파괴는 소성 변형이 거의 없거나 전혀 없을 때 나타나는 현상이다.  ● 항복(Yielding): 항복 강도를 초과하는 응력을 받는 물체는 항복이 부품의 완전성이나 기능을 손상했을 때만 물체가 파손했다고..

FEA에서 관심사는 외력을 받는 어떤 물체가 어떻게 움직일 것인가이다. 이런 물체의 운동을 가장 잘 표현하는 뉴턴 법칙은 다음과 같다. ○ 제1 법칙(관성의 법칙): 물체가 정지 상태를 유지하거나 균형이 맞지 않는 힘이 작용하지 않는 경우 일정한 속도로 직선 운동을 계속한다.○ 제2 법칙(가속도의 법칙): 물체의 가속도는 그 물체에 작용하는 모든 힘의 합력에 비례하며 합력과 같은 방향이다.○ 제3 법칙(작용과 반작용의 법칙): 상호작용하는 두 물체 사이의 작용력과 반력은 서로 크기가 같고, 동일 직선상에 있으며 방향은 서로 반대 방향이다. 이 법칙들로부터 구할 수 있는 중요한 공학 방정식은 다음과 같다.$$ F = ma \qquad $$여기서 $F$는 합력 벡터이고, $m$은 물체의 질량, $a$는 가속..

유한요소법에 친숙하지 않은 사람들은 분명히 ‘사용자의 편의성’이나 ‘결과의 정확성’에 반드시 오해가 있을 것이다. 이상하지만, 잘 사용하지 않는 사람들이나 일반 사용자는 이 문제에 정반대의 견해를 가질 수도 있다. 일반적으로 대부분 선입견은 개발 과정에서 겪은 특별한 경험 때문이다. 자신의 견해에 큰 영향을 미칠 만큼 흔하게 발생하는 문제는 ① 어려운 전처리기의 사용, ② 실험이나 현장 데이터와 일치하지 않거나 심지어 끔찍한 상관관계, ③ 사용하지 않는 사람만도 못한 자격이 없는 소프트웨어 회사의 기술 지원과 나쁜 경험, ④ 노력 없이 거의 아이콘만 누른 것 같은 결과를 ‘성공적인’ 프로젝트라고 하는 경영자 등이다. 하지만 그런 문제들이 생겼을 때 어떤 조직에서든 기술의 능력과 한계에 대한 오해가 제품 ..

설계 해석 엔지니어의 가장 유용한 현실적인 방법은 가장 기본적인 해석에도 포함된 가정이라는 것이다. 발전기로 유명한 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 상..

대부분의 공학 문제는 다음 네 단계를 통해 문제를 해결할 수 있다. 항상 문서로 만들지는 않지만, 문제 해결 과정의 어느 시점에서 언제나 고려될 것이다. 그중 하나라도 제외하거나 단축하는 것은 문제 해결에 실패하는 지름길이다.1. 명확하게 정의된 목표를 수립한다.2. 입력 데이터를 검토하여 제품의 품질을 향상한다.3. 가장 적절한 방법을 찾아서 공학 문제를 해결한다.4. 분석 결과를 확인하고 문서를 작성한다. 해석의 목표는 두 가지 중요한 ‘결정’을 포함해야만 한다. 첫째, 문제에 대한 ‘정확한’ 결과를 예측하는 것이 중요한가? 아니면 예상 범위 안에 들어가거나 경향을 보여주는 것만으로 충분한가? 문제의 해법과 입력 데이터의 정확성은 이 질문의 답변을 이용해야 한다. 둘째, 공학적으로 판단할 때 어떤 데..

제품 설계 과정에서 FEA를 성공적으로 활용하는 것은 ‘조직의 목표’에 따라 크게 좌우된다. 소프트웨어를 구매하고, 사용자를 선택하고, 필요할 때를 기다리는 회사는 없다. 최신 기술과 매일 접촉하는 모든 기술자와 관리자는 FEA 소프트웨어의 기능과 한계를 정확하게 인식하여 FEA 기술에 대한 ‘오해’를 명확하게 정의하고, ‘조직의 목표’를 올바르게 설정해야 한다. 또한, FEA 기술을 사용하는 사람은 아래의 지침에 따라 ‘체계적으로’ 모든 문제에 접근해야 할 것이다. 분석적 해법과 올바른 사고방식은 사용자가 당면한 문제에 집중할 수 있도록 만든다. 많은 문헌이 문제를 해결하는 과정에서 ‘계획 수립(planning)’을 가장 강조한다. 계획 수립은 FEA 기술을 이용한 문제 해결에서도 마찬가지로 중요하다...

CAE는 제품 설계를 개선하거나 광범위한 업계의 엔지니어링 문제를 해결하는 과정을 보조하기 위해 성능을 시뮬레이션할 수 있는 컴퓨터 소프트웨어를 사용하는 것을 말합니다. 공학(engineering)의 역사는 진리를 탐구하고 끊임없이 향상하려고 노력한 사람들이 일구어 온 인류 문화의 역사다. 인류가 살아온 삶의 역사는 대부분 그 시대의 도구와 기술로 분류하였다. 오늘날 우리의 이야기에서 청동기시대, 철기시대, 산업혁명은 모두 기술이나 공학이 중요하다는 것을 입증하는 것이다. 이 장에서는 컴퓨터 응용 공학(computer-aided engineering, CAE)의 성장과 관련된 사건에 초점을 맞출 것이다. 오늘날 기술자가 설계에 사용하는 도구의 ‘복잡성’과 ‘가능성’을 완전히 이해하려면 ‘공학의 심리학과 ..

NASA 컴퓨터 프로그램 CEA(Chemical Equilibrium with Application)는 복잡한 혼합물의 화학 평형 구성과 특성을 계산한다. 응용 분야에는 할당된 열역학적 상태, 이론적인 로켓 성능, Chapman-Jouguet 폭발, 사고 및 반사 충격에 대한 Shock tube 매개변수가 포함된다. CEA는 1950년대부터 NASA Lewis(현재 Glenn) 연구 센터에서 개발된 수많은 컴퓨터 프로그램 중 하나이다. 이 프로그램은 추가 기술을 포함하여 수년에 걸쳐 변경되었다. 이 프로그램은 개별 화학종의 물질 전달 및 열역학적 특성을 저장한 독립 데이터베이스를 포함하고 있다. 열역학 데이터베이스에는 2000종 이상의 화학종이 포함되었다. 이 프로그램은 Bonnie J. McBride와..