고급 시뮬레이션을 위한 3D 사면체 메시 (Tetrahedral mesh) 생성
CAE (Computer Aided Engineering)는 자동차, 항공 우주 및 생체 역학과 같은 많은 분야에서 사용하고 있습니다.
- 비용이 많이 드는 실험은 수치 시뮬레이션으로 대체되어 출시 시간을 단축하고 비용을 절감할 수 있음.
- 시뮬레이션은 많은 연구 주제에서 이해를 향상시키는데 도움이됨.
CAE 영역에는 유한 요소 해석 (FEA)을 사용한 응력 (Stress) 해석, 또는 전산 유체 역학 (CFD)을 사용한 열 (Thermal) 및 유체 유동 (Fluid flow) 해석이 포함됩니다.
- 이러한 분석은 속성을 보다 잘 이해하고 예측하고 유한 요소 모델 (시뮬레이션 입력)의 지오메트리 생성을 돕기 위해 MicroCT와 같은 이미징 기술과 결합됨.
Amira-Avizo 소프트웨어는 빠르고 강력한 메시 엔진을 제공하여 3D 레이블이 지정된 이미지에서 시뮬레이션 입력을 자동으로 생성합니다.
- 대용량 다중 재료 (Multi-material)의 분할된 이미지에서 부드럽게 일치하는 인터페이스로 고품질 메시를 생성.
- 사용자는 크기 요소 (Element) 분포를 정밀하게 제어할 수 있으며 Amira-Avizo 소프트웨어는 얇은 (Thin) 구조와 토폴로지를 유지 함.
- 경계 조건과 함께 주요 솔버 형식으로 메시를 내보내기 (Export).
- 고급 시각화 도구를 사용하여 결과를 후 처리하기 위해 솔버의 결과물을 가져오기 (Import) 제공.
Amira-Avizo Software의 XWind 확장 기능은 고급 시뮬레이션 (FEA / CFD)을 위한 전용 메싱 기능을 제공합니다.
- 레이블이 있는 (분할 된) 이미지에서 부드럽게 일치하는 인터페이스 및 토폴로지 보존으로 고품질 메시 생성.
- 고급 3D 시각화 및 검사 도구로 메시를 생성하고, CFD의 경계 조건 정의할 수 있는 사용하기 쉬운 전용 메시 작업 공간 (Workroom)을 제공.
- 임의의 수의 재질로 모든 토폴로지 (Topology) 메시.
- 매우 큰 데이터 세트를 위한 빠르고 강력한 메시 엔진 : 예를 들어, 토폴로지에 따라 몇 시간 내에 2000 큐브 데이터 세트를 메시화 할 수 있음.
- 정교 (Refined) 하고 거친 (Coarser) 영역을 전역적 (Global)으로 메시 품질 최적화와 혼합하기 위해 요소 (Element) 크기 분포를 정밀하게 제어.
- 경계 층 (Boundary layer) : 두께 (Thickness) 내에서 고품질.
- 주요 솔버 형식으로 내보내기 (Export).
- 메시 경계에서 Amira-Avizo 소프트웨어의 XDigitalVolumeCorrelation 확장에서 계산된 DVC 변위를 내보내 시뮬레이션과 실험을 연계.
골다공증 (Osteoporosis) 연구에서 골 밀도 (Bone strength) 분석
유한 요소 시뮬레이션을 통해 뼈의 강도를 평가하는 것은 골다공증 진행과정에서 메커니즘과 예측을 더 잘 이해하기위한 잘 정립된 방법입니다.
고해상도 수준에서 구조적 뼈 데이터를 수집하기위한 이미지 획득 기술이 발전함에 따라, 후 처리 및 3D 기하학적 재구성 워크 플로우에 대한 요구가 점점 높아지고 있음.
Amira-Avizo 소프트웨어와 함께 제공되는 분할 도구를 사용하면, 대뇌 피질 (Cortical)과 골소골 (Trabecular bone)을 자동으로 분리 할 수 있는 워크 플로우를 설계할 수 있습니다.
- 이 분리된 조직 (Tissue) 유형은 다른 크기의 유한 요소로 메시 처리하여 섬유 뼈 (Trabecular bone)를 통해 미세 인장 (Tension) 및 압축 선 (Compression lines)을 시뮬레이션 하는 동시에 대뇌 피질 뼈의 거친 장력 (Coarser tensions)을 시뮬레이션 하여 가장 유연하고 성능이 뛰어난 이미지-시뮬레이션 워크 플로우를 완성하였음.
교정용 코 수술 (Rhino surgery) 연구에서 상부기도 (Upper airway) 흐름 분석
지속적 기도 방해 또는 기형으로 인해 방해 받지 않는 공기 흐름이 억제되는 경우, 교정 수술을 계획하려면 상부기도를 통한 공기 통과를 이해하는 것이 중요합니다.
- 필요한 교정 조치의 범위를 더 잘 이해하기 위해, 상부기도를 통한 공기 흐름을 개별적으로 분석해야 함.
- 이를 위해 이 연구에서는 해부학적 이미지를 사용하여, 상부기도의 기하학적 3D 재구성을 수행.
Amira-Avizo 소프트웨어의 새로운 메시 화 기능은 타사 전산 유체 역학 소프트웨어에서 사용할 수 있는 고품질의 볼륨 메시를 생성합니다.
- 이 새로운 기능이 제공하는 우수한 품질 관리를 통해 연구자는 중요한 곳에서 메시 품질을 향상시키고 관련성이 없는 영역에서는 거친 메시를 통해 효율적인 시뮬레이션을 보장할 수 있음 : 이 모든 것이 전례없는 성능과 통합.
- 시뮬레이션 된 CFD 데이터를 후 처리 및 시각화를 위해 Amira-Avizo 소프트웨어로 가져오기 제공.
연구논문 참조:
- http://www.dr-hildebrandt.ch/download/Rhino-CFD4.pdf
곤충 및 미생물 손상을 피하기 위한 옥수수 커널 건조 프로세스 제어
옥수수 커널은 경질과 연질의 배젖 및 배아 성분을 함유하면서 바깥 쪽의 과피 층으로 구성된 복잡한 구조로 구성됩니다.
- 옥수수 커널은 건조 기준으로 약 30% 수분 함량으로 수확되고, 가열된 공기를 사용하여 약 12 % 수분 함량으로 건조.
- 건조는 수분의 활성을 낮추어 저장 수명을 연장 하는데 도움.
- 건조가 제대로 제어되지 않으면, 커널은 응력 균열을 일으켜 곤충과 미생물에 손상되기 쉬움.
Amira-Avizo 소프트웨어의 고급 분할 도구 및 메시 기능을 통해 FEA 솔버와 협업이 가능 합니다.
- 실제 옥수수 커널 형상을 시뮬레이션 하여 건조 공정을 연구하고 제어할 수 있도록 도와 줌.
- 식품 및 농업용 소프트웨어 참조.
콘크리트 또는 모르타르 특성을 이해하기 위한 시멘트 페이스트 특성화
시멘트 분말은 일반적으로 약 15-20 μm의 평균 직경을 갖는, 1 μm 미만 내지 약 100 μm의 크기를 갖는 다중 크기, 다상 (Multi-phase), 불규칙 형상의 입자로 구성됩니다.
- 시멘트 페이스트 (Paste)를 특성화하는 것은 콘크리트 또는 모르타르의 특성을 이해하는 데 중요.
Avizo 소프트웨어는 기공 공간 (Pore space)을 포함한 다른 위상 (Phases)의 고급 분할을 통해 시멘트 수화 (Hydration) 공정을 시뮬레이션 합니다.
- 예를 들어, 굴곡 (Tortuosity) 및 투과율 (Permeability)을 특징 짓는 기공 공간 (Pore space)을 정량화하고, 추가적인 FEA 시뮬레이션에 적합한 3D 메시를 생성할 수 있음.
니켈 폼 격자 (Lattice) 분석
효율적인 집전 장치 (Current collector)를 위해서는 높은 전도성, 화학적 안정성 및 기계적 강도가 중요한 특성입니다.
- 니켈 폼은 전형적으로 공극 공간 (Void spaces)으로 구성된 부피의 75-95 %를 갖는 고 다공성, 저 밀도, 투과성 재질.
- 열 교환기, 에너지 흡수, 충전 식 배터리 응용 분야의 다양한 응용 분양에 사용되며, 슈퍼 커패시터 연구에도 적용.
Avizo 소프트웨어는 재료 특성화를 위한 가상 랩을 제공 합니다.
- 빠르고 강력한 메시 기능을 통해 FEA 분석을 위한 시뮬레이션 솔버 와의 협업할 수 있음.
- 다공성 네트워크 (Porous networks)는 기공 네트워크 모델링 (PNM) 도구를 통해 다공성 네트워크 (Porous networks)를 분석 할 수 있으며, 절대 투과율, 전기 저항률, 열전도도 및 분자 확산 등의 재료의 물리적 특성을 시뮬레이션 할 수 있음.
- 또한, Digital Volume Correlation 모듈을 사용하여 참조 및 변형 (Deform) 된 상태에서 획득한 볼륨 이미지의 변위 (Displacement) 및 변형 맵 (Strain maps)을 계산.
