유한요소해석의 원리 및 해석방법에 관한 서적은 국내외에 이미 훌륭한 서적들이 많이 출판되어 있기 때문에 본서를 통하여 새롭게 쓸 내용이 없다고 생각됩니다. 그러나 컴퓨터와 유한요소해석 프로그램을 활용하여 실제로 제품을 설계하려고 하는 입문자들이 쉽게 접근할 수 있도록 도와주는 서적은 출판된 바가 많지 않은 상황이며, 혹 출판된 서적이 있다 하더라도 구체적이고 실제적인 사례를 포함하고 있는 경우가 적어 빠른 시간 안에 실무에 적응해야 하는 입문자들이 적합한 도서를 찾기 쉽지 않은 현 상황에 안타까운 마음을 가지고 본서를 출판하기에 이르렀습니다.

본서는 기본적으로 국가직무능력표준(NCS)에서 제시하고 있는 ‘해석용 모델링’, ‘최적설계’, ‘구조해석 검증평가’의 세 가지 능력단위에 열전달 해석을 일부 포함한 하나의 학습모듈로 구성되어 있습니다. 또한 일반적인 NCS 학습모듈과 달리 ‘ANSYS’라는 현재 기계설계 분야의 산업현장에서 가장 많이 사용되고 있는 상용 유한요소해석 프로그램을 채택하여 교육내용에 포함된 모든 예제를 ANSYS 프로그램 실제 화면 그대로 제공하고 있어 실무 프로그램 사용능력 취득에 유리하도록 구성하였습니다.

본서의 1장(학습 1)에서는 설계대상 제품을 단순화하여 형상 모델링하는 작업과 이를 바탕으로 요소망을 생성하고 물성치를 정의하는 내용을 포함하고 있고, 2장(학습 2)에서는 경계조건 및 하중조건을 부가하여 구조해석 및 열해석을 실행하고 그 결과를 확인하는 방법을 포함하고 있으며, 3장(학습 3)에서는 구조해석 결과를 검증하고 평가하여 적절한 재질 및 형상을 결정하는 방법을 포함하고 있습니다. 각 장의 첫머리에는 학습목표와 그에 필요한 기본 지식을 간단히 설명한 후 곧바로 산업현장 실무에서 요구하는 수행능력을 함양할 수 있도록 예제(실제 사례 해석)가 포함된 Workshop을 제공하고 있으며 학습자가 예제를 통해 실무 능력을 익힌 후에는 학습자 스스로 자신의 학습 성취 정도를 평가할 수 있도록 추가 과제를 담고 있습니다. 또한 교수자가 학습자를 합리적이고 효과적인 방법으로 평가할 수 있도록 평가내용과 평가방법 및 활용서식을 첨부하였습니다.

모쪼록 본서에 실린 위와 같은 내용을 통하여 기계설계를 수행하기 위하여 유한요소해석에 입문하는 모든 이들에게 실질적으로 많은 도움이 되길 바랍니다.

2019. 1
저자 신금철

학습 1 해석용 모델링
1.1 구조형상 단순화하기
필요 지식 / 도면 해석능력
수행 내용 / 설계 모델을 해석용 모델로 단순화하기
Workshop #1 / ANSYS Classic 환경의 구동 및 메뉴 시스템
Workshop #2 / Entity의 생성방법과 모델링 메뉴 사용법
1.2 요소망 생성 및 물성치 정의하기
필요 지식 / 기계재료학, 공학용 계산기 사용법
수행 내용 / 요소망의 종류 및 특성을 이해하고 요소망 생성하기
Workshop #3 / 요소망 생성, 물성치 정의, 단면형상 지정
Workshop #4 / 요소망 생성 예제 및 과제
?교수?학습방법
?평가

학습 2 설계 최적화
2.1 구조해석하기
필요 지식 / 재료역학, 공학용 계산기 사용법
수행 내용 / 구조해석하기
Workshop #5 / 구조해석 경계조건 및 하중조건 가하기
Workshop #6 / 구조해석 결과 검토하기
Workshop #7 / 구조해석 예제 및 과제
2.2 열해석하기
필요 지식 / 열전달, 공학용 계산기 사용법
수행 내용 / 요소망의 종류 및 특성을 이해하고 요소망 생성하기
Workshop #8 / 열해석하기
Workshop #9 / 열해석 예제 및 과제
?교수?학습방법
?평가

학습 3 구조해석 검증평가
3.1 구조해석 검증하기
필요 지식 / 재료역학, 공학용 계산기 사용법
수행 내용 / 구조해석 검증하기
Workshop #10 / 구조해석 검증하기
3.2 구조해석 평가하기
필요 지식 / 공업역학, 재료역학, 기계요소설계
수행 내용 / 구조해석 평가하기
Workshop #11 / 구조해석 평가하기
?교수?학습방법
?평가

부록
참고자료
활용서식