알앤디테크 - IES(Integrated Engineering Software)



IES(Integrated Engineering Software)는 1984년 캐나다에서 설립된 회사로 2D/3D 전계, 자계 분석, 입자궤적, RF, 구조및 열해석 시뮬레이션 제품을 출시함으로써 현재 50개국 이상에 총판사를 두고 세계 유수업체에 고도로 표준화된 CAE 시뮬레이션 프로그램을 제공하고 있다.
다양한 특성을 가지는 모델의 효율적인 시뮬레이션을 위해서 BEM(경계요소법), FEM(유한요소법), MOM(모멘트법), FDTD(유한차분시간영역법) 솔버를 하이브리드로 제공함으로써 유연한 시뮬레이션이 가능하며 5가지 카테고리로 분류되며 약 10여개의 제품 군으로 아래와 같이 요약 된다.


분류 제품 Solver 공통특징
초고압 기타 전계해석 2D/ELECTRO BEM
FEM
  • 다양한 물질값 제공 및 쉬운 물질값 추가 및 편집 기능
  • 자동 mesh 기능 및 사용자에 의한 세련된 mesh 분할 가능
  • 강력한 파라메트릭 기능으로 다양한 파라미터들 정의하고 복합적인 가상의 시나리오에 적용함으로써 단계적으로 해석함으로써 설계 최적화에 용이
  • 직관적이고 구조적인 툴 바 인터페이스를 제공하여 툴 사용상의 생산성을 극대화
  • 다양한 스칼라양과 벡터양의 좌표를 표시하기 위한 디스플레이 기능: 그래프, 등고분포(contour plots), 화살도시(arrow plots), 컬러맵, 스트림라인(streamline plots), 벡터궤적 도시 등
  • 각종 보고서 작성과 발표 준비를 위한 양질의 그래픽, 텍스트 유틸리티 제공
  • 스프레드시트(spreadsheet)와 다른 소프트웨어 패키지와의 통합을 위한 표준 파일 형식으로의 변환 용이
  • 배치기능을 이용하여 여러 개의 독립적인 해석 모델의 순차적 해석 가능
  • 광범위로 포괄하는 후처리(post processing) 옵션으로 최적의 설계 평가의 용이
  • CAD 힐링 유틸리티를 이용한 초기 모델의 자동 수정 가능
  • 창의적인 모델설계와 시간과 노력의 절약을 실현할 수 있는 산업표준(industry standard) CAD import/export 유틸리티
  • 실제 산업현장을 지원하는 최고의 기술지원서비스
3D/COULOMB
자계 및 와전류 해석 2D/MAGNETO
3D/AMPERES
2D/OERSTED
3D/FARADAY
(전자, 이온, 양성자등) 입자 궤적, 가속 해석 LORENTZ
LORENTZ-HF
온도, CFD KELVIN
CELSIUS
RF 마이크로웨이브 안테나 해석 SINGULA
(정상상태)
MoM
FEM
CHRONOS
(과도상태)
FDTD
MoM
FEM


ELECTRO

제품특징

  • 정상(Static), 위상(phasor)및 과도 해석 제공
  • 손실 유전체(lossy dielectrics)의 정전계, 전기 전도(electric conduction) 및 준정전계(quasi-static) 특성 해석
  • 비선형 도전율(conductivity)와 유전율(permittivity)의 시뮬레이션
  • 상수 및 불균일 전하분포를 모델 표면에 할당
  • 정전계에서의 힘, 토크, 송전선로 파라미터와 정전용량 계산
  • BEM 솔버와 FEM 솔버및 하이브리드 솔버를 응용한 단순한 무한장 해석과 비선형 구간의 효과적인 해석

Standoff insulator 해석의 예

IES_Electro.jpg

적용분야

  • 변압기 (Transformer)
  • 애자(Insulator), 부싱(bushing, 베어링의 일종), 접지전극(Ground electrodes)
  • MEMS (MicroElectroMechanical systems)
  • 고전압 차폐물
  • 고전압 개폐장치(switchgears)
  • 건식인쇄(xerographic) 프로세스 모델링
  • 전력송전선
  • 통신케이블
  • 마이크로스트립(microstrip), 집적회로
  • 기타 전기장의 영향을 받는 부품, 조립품

관련 동영상 자료

  • 건식인쇄(xerographic) 프로세스 모델링
  • 전력송전선
  • 통신케이블
  • 마이크로스트립(microstrip), 집적회로
  • 기타 전기장의 영향을 받는 부품, 조립품


COULOMB

제품특징

  • 정상(Static)및 위상(phasor) 해석 모드 제공
  • 손실 유전체(lossy dielectrics)의 정전계, 전기 전도(electric conduction) 및 준정전계(quasi static) 특성 해석이 가능
  • 상수 및 불균일 전하분포를 모델의 표면에 할당
  • 정전계에서의 힘, 토크와 정전용량 계산

Isosurface의 해석 예

IES_Coulomb.jpg

적용분야

  • 변압기(Transformer)
  • 애자(Insulator), 부싱(bushing, 베어링의 일종), 접지전극(Ground electrodes)
  • MEMS (MicroElectroMechanical systems)
  • 고전압 차폐물
  • 고전압 개폐장치(switchgears)
  • 전력송전선
  • 통신케이블
  • 빛 편향용 렌즈
  • 마이크로스트립(microstrip), 집적회로
  • 기타 전기장의 영향을 받는 부품, 조립품


MAGNETO

제품특징

  • 정적(Static)및 위상(phasor) 해석 모드 제공
  • 권선도(Winding Diagram)을 이용한 코일과 권선을 쉽게 정의
  • 비선형물질과 영구자석물질의 시물레이션
  • 손실을 갖는 자기물질의 시물레이션
  • 힘, 토크, 쇄교자속(Flux linkage)와 인덕턴스 계산

솔레노이드(회전축대칭 모델) 해석

IES_Magneto.jpg

적용분야

  • 녹음헤드(recording heads)
  • 전동기(electric (AC/DC) motors)
  • 자기 차폐(magnetic shielding)
  • 솔레노이드와 변압기
  • 자화정착물(magnetizing fixtures)
  • 회로 차단기(circuit breakers)
  • 자기센서와 기계(instrumentation)


AMPERES

제품특징

  • 정적(Static) 및 위상(phasor) 해석 모드 제공
  • 비선형물질과 영구자석물질의 시물레이션 가능
  • 손실을 갖는 자기물질의 시물레이션
  • 힘, 토크, 쇄교자속(Flux linkage)와 인덕턴스 계산
  • 주기적이고 대칭적인 구조의 모델링과 해석 시간의 최소화

해석 예

IES_Amperes.jpg

적용분야

  • 자화정착물(magnetizing fixtures)
  • 영구자석 부속품(assemblies)
  • 회로 차단기(circuit breakers)
  • 레코딩 헤드와 리클로저
  • 전동기(electric (AC/DC) motors)
  • 자기 차폐(magnetic shielding)
  • 싸이클로트론(cyclotrons, 원자파괴를 위한 이온 가속 장치), 솔레노이드, 변압기
  • 자기부상(magnetic levitation)과 베어링 시스템
  • 자기센서와 기계(instrumentation)


OERSTED

제품특징

  • 정적(DC) 및 위상(AC) 해석 모드 제공
  • 인가되는 전압과 전류의 쉬운 제어
  • 권선도(Winding Diagram)을 이용한 코일과 권선을 단순히 정의
  • 시간에 따른 와전류(Eddy Currnet)의 과도 해석
  • DC 옵셋을 가지는 sinusodial 소스, 다양한 구형파와 삼각파등의 정제된 파형 제공
  • 주기적이고 대칭적인 구조의 모델링과 해석 시간의 최소화
  • 도체에 유도된 표피(skin) 효과와 도체에 영향을 주는 표피 효과에 의한 전류 밀도 해석
  • 손실을 갖는 자기물질의 시물레이션
  • 힘, 토크, 쇄교자속(Flux linkage)와 인덕턴스 계산

인덕션 모터 모델을 통한(회전자에 의해 유도된 전류 밀도) 해석

IES_Oersted.jpg

적용분야

  • MRI
  • 비파괴검사 시스템(Non-destructive systems)
  • 버스 바(bus bars), 전하된 물체(charging fixtures)
  • 유도가열코일 (induction heating coils)
  • 자기기억헤드(magnetic recording heads)
  • 자기 차폐(magnetic shielding)
  • 코일과 변압기
  • 유도전동기


FARADAY

제품특징

  • 정적(DC) 및 위상(AC) 해석 모드 제공
  • 시간에 따른 와전류(Eddy Currnet)의 과도 해석
  • 주기적, 대칭적인 구조의 모델링과 해석 시간의 최소화
  • 도체에 유도된 표피(skin) 효과와 도체에 영향을 주는 표피 효과에 의한 전류 밀도 해석
  • 손실을 갖는 자기물질의 시물레이션
  • 힘, 토크, 쇄교자속(Flux linkage)와 인덕턴스 계산

인덕션 모터 모델을 통한(회전자에 의해 유도된 전류 밀도) 해석

IES_Faraday.jpg

적용분야

  • MRI
  • 비파괴검사 시스템(Non-destructive systems)
  • 버스 바(bus bars), 전하된 물체(charging fixtures)
  • 유도가열코일 (induction heating coils)
  • 자기기억헤드(magnetic recording heads)
  • 자기 차폐(magnetic shielding)
  • 코일과 변압기
  • 유도전동기


LORENTZ

제품특징

  • 프로세서 코어의 수에 비례하여 계산 속도가 향상된 병렬 프로세싱
  • 필드 보간법을 통한 Monte Carlo 같은 대형의 광선추적 기능의 고속화
  • BEM(경계요소법)과 FEM(유한요소법) 또는 Hybrid 솔버에 준한 높은 정확도
  • Fowler-Nordheim, Child 법칙, Richardson-Dushman 과 같은 몇몇의 current emission regimes를 취급
  • 2D에서의 플라즈마 메니커스(meniscus) 형태의 계산
  • 주기적이고 대칭적인 특성을 이용하여 설계 및 해석 시간을 최소화
  • 고전 및 상대(relativistic) 모드 방식
  • DC또는 시간 의존적인 자계 전계에서 사용
  • Beam Based 해석을 통한 beams에 의한 궤도(trajectories)의 분류
  • 시간, 길이 등이 최적화된 eV, keV, MeV, GeV를 포함하는 Built-in Energy 단위 사용.
  • 중력(gravity)과 상호작용하는 입자, 유동점성률(fluid viscosity), 풍량 영향을 받는 질점운동성(particle mobility) 해석
  • 다수의 이미터(emitter)와 컬렉터(collector)를 취급.
  • 2차 이미터들에 대한 통계적 관리
  • Space charge 효과를 취급
  • Beam 방출의 계산
  • 주기적이고 대칭적인 구조의 모델링과 해석 시간의 최소화

Einzel lens의 충정 입자의 거동 해석

IES_Lorentz.jpg

적용분야

  • CRT와 X-Ray 튜브
  • 핵응용(nuclear applications)에서의 고에너지 질점들(high energy particles)
  • 싸이클로트론(cyclotrons)
  • 클라이스트론(klystrons, 속도변조관)
  • 가속기(accelerators)
  • 이온 이식성전이(ion implantation)
  • 전자 석판인쇄술(electron lithography), disk sputtering
  • 전자총 설계(electron gun design)
  • 매스 분광계(mass spectrometers)
  • 마그네트론(전자관, magnetrons)
  • 고전압 코로나 현상(high voltage corona effects)


KELVIN-CELSIUS

제품특징

  • 온도, 온도 경도, 열유속 값은 등고분포도, 화살표시도, 그래프등으로 표현
  • 온도, 온도경도, 열유속, 대류열, 복사열등의 경계조건 부여
  • 열원(heat sources)은 volume heat와 surface heat으로 할당
  • 물질값은 테이블은 도전율, 비열과 질량밀도로 저장
IES_Kelvin.jpg

적용분야

  • Electronic packaging
  • Cooling fins
  • Heat sinks
  • Appliances
  • Aerospace components
  • Automotive components


SINGULA

제품특징

  • 고주파 정상상태에서의 산란 및 방사 해석
  • MoM(Moment of Method)와 FEM(Finite Element Method) 솔버 장착
  • 입사평면파, 선, 표면, 체적 전류& 전압원의 여기(excitation) 가능
  • 투자율(permeability), 유전율(permittivity), 도전율(conductivity) 표의 쉽고 빠른 엑세스
  • 광범위의 H, B, E, D field와 전류밀도요소
  • SAR(Specific Absorption Rate ) 측정
  • 체적 & 표면 전류밀도
  • 근거리, 원거리장 해석
  • 레이더 단면(cross-section) 해석
  • 이득(gain), 지향성(directivity), 축비(axial ratio)
  • 입력 임피던스, 어드미턴스, S(Scattering)파라미터
  • 전류, fields, 입력 임피던스의 구형파 도표(plots); 전력이득의 약극 도표(polar plots); 전류와 fields의 등고도표 ; 방사형태(radiation patter)의 3차원 표면 도표 ; s파라미터의 스미스차트(Smith chart)
  • 입력 전력, 유전체와 도체전력 손실, 방사전력과 방사효율

반구형 유전체 공진기 안테나의 다이렉티브 이득 패턴의 해석

IES_Singula.jpg

적용분야

  • 유선 안테나-단극(monopole), 2극(dipole), yagi, 나선(helix), 나선(spiral)
  • 표면 안테나(planar strip, spiral and reflector)
  • 무한·유한 접지 평면에서의 유전체 안테나(공명파, 정상파)
  • 유전체·도체, 무한표면(open surfaces), 도체전선(conducting wires)로부터의 전자기적 산란(scattering)
  • 다양한 전류원, 유전체
  • 도체가 존재하는 전선·표면 안테나
  • EMC·EMI 상호작용
  • SAR 측정
  • 인간 신체의 전자기적 현상


CHRONOS

제품특징

  • 고주파 과도 상태에서의 산란 및 방사 해석
  • MoM(Moment of Method, 모멘트법), FEM(Finite Element Method, 유한요소법)에 FDTD( Finite Difference Time Domain , 유한차 시간 영영법)솔버를 추가 제공
  • 미세한 격자를 배치하여 영역에 따라 메쉬의 크기를 조절함으로써 높은 정확도의 고품질의 메쉬 생성 가능브로드밴드와 UWB(ultra-wide-band)에서 짧은 펄스를 사용하여 단일 실행하는 경우의 문제를 해결하기 위한 솔루션 제공
  • 정확성 극대화를 위한 특별 트리트먼트 필드 계산 제공
  • 유한과 무한 구조에 대한 솔루션 제공
  • E-필드와 동반된 과도 신호, 전압, 전류 소스와 집중(lumped) 소스 제공
  • 광범위한 전기, 자기장, 전압과 전류 출력 제공.
  • 입력 임피던스, 어드미턴스, S(Scattering)파라미터, 전압정재파비와 (VSWR)와 S-파라미터의 스미스차트(Smith chart)
  • 안테나의 이득(gain), 지향성(directivity), 방사(radiation) 패턴과 원영역 필드 속성들에 대한 계산
  • 다양한 RF와 안테나 문제들에 대한 고도의 정확성
  • 불필요 매트릭스 인버전과 시간별 저장 수행 불필요
  • 단일 실행으로 근거리, 원거리장의 해석 결과 도출
  • 모든 표면 필드 계산의 높은 정확성
  • 다양한 도파관 소스 제공
  • 과도 필드의 해석 결과 제공
  • 주파수 영역의 결과를 시간 도메인으로 변환 가능
  • 약극(Polar), 구형파(rectangular)와 방사 형태의3차원 도표(Plot) 제공
  • Rectangular plots of 전류와 장에 대한 구형파 도표(Rectangular plots)제공
  • 비균일(inhomogenous) 구조와 집중(lumped) 요소들의 손쉬운 모델링 가능

적용분야

  • 평면 마이크로파와 안테나 구조물
  • 유선 안테나
  • UWB(Ultra Wideband) 안테나
  • 마이크로웨이브 회로, 도파관, 동축 구조물
  • 근거리장(Near field)과 원거리장(far field) 어플리케이션


BEM(Boundary Element Method)의 소개

BEM 개요

IES의 BEM( Boundary Element Method). 즉 경계요소법은 경계적분방정식(Boundary Integral Equations)을 풀기 위한 수치해석 기법으로 해석대상을 경계요소로 분할한 후 각 절점 또는 변 요소 등에 대하여 경계적분을 수행하여 미지수를 구하는 방법으로 구조, 열전달, 탄성역학 문제등에 널리 적용된다.

BEM 과 FEM의 차이점

FEM(Finite Element Method), 즉 유한요소법은 미분형태의 맥스웰 방정식을 풀기 위한 수치해석 기법으로 FEM에서는 주어진 해석 모델의 외부영역까지를 포함하여 전체 부분에 메쉬 할당을 해주어야 한다. 또한 첨단부, 삼중점 해석 결과를 신뢰 할 수 없다는 한계가 있다. 하지만 IES의 BEM은 경계 상에서의 미지수에 대하여 해석하는 무한 경계에 대한 단순한 해석과 첨단부와 삼중점 해석에서 높은 정확도를 보장한다.

BEM의 자동 매쉬 기능

IES의 다양한 프로파일의 자동 메쉬 기능이 기본적으로 제공될 뿐 아니라 사용자가 메쉬 수를 설정하고 특정 분분에 대해서 메쉬의 집중도를 조절할 수 있다.

BEM vs FEM 비교

MODELING (3D) IES BEM CONVENTIONAL BEM FEM
1. Physical Geometry Exact geometry Linear or quadratic fit Artficial discontinuities
(at element edges)
2. Mesh Surface - easy production and inspection Surface - easy production and inspection Volume - complex to produce, inspection difficult
3. Size - Mesh Points N2 N2 N3
4. Open Boundary Conditions Automatically satisfied - for source balance or zero potential at infinity Automatically satisfied - for zero potential at infinity Artficial boundaries
5. Non-Linear Material Subareas only where saturation occurs - general solution Layered surface mesh Unique values for each element


ANALYSIS IES BEM CONVENTIONAL BEM FEM
1. Solution Method Integral equation formulation, iterative solver, Galerkin Integral equation formulation
LUD decomposition MOM - limited applications
Partial differential equations - introduces discontinuities
2. Initial Solution Charge/current source Charge/current source Potential (scalar or vector)
3. Parametric Solutions No remeshing No remeshing Remeshing required
4. Post Processing Integrating - inherent stability Integrating - inherent stability Potential derivatives - extreme care must be taken for derivatives
5. Solution Time A-kN2, C-N3
diagonally strong matrix
(10
N3
full matrix
kN2.5 to 4.5
sparse matrix
6. Error Detection Simple Simple Complex
7. Storage
    temporary
    final solution

N3
N2

N3
N2

N3
N3