전산 자원의 발달로 여러 부품들이 결합된 전체 구조물에 대한 해석이 가능해져 해석에 필요한 계산 시간과 데이터의 양이 증가하 였다. 이러한 전체 구조물에는 같은 부품이 반복되어 규칙성을 가지는 경우가 많다. 이러한 반복적인 구조물에 균질화 기법을 적용하 면 효과적인 해석이 가능하다. 상용 프로그램의 일반적인 균질화 모듈에서 단위 구조는 모든 방향으로 반복된다고 가정한다. 하지만 실제 구조물들은 여러 단위 구조가 복잡하게 반복되는 경우가 많아 기존 균질화 기법을 적용하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 복 잡한 반복성을 고려하는 다단계 균질화 기법을 제안한다. 제안된 균질화 기법은 구조물을 여러 영역으로 나누어 균질화를 수행하는 형태로 기존 기법보다 정확한 해석이 가능하다.

부분구조화 기법은 자유도가 많고 복잡한 구조물의 유한요소 해석 모델 단순화에 효율적으로 적용될 수 있는 기법이다. 대표적으 로 선형 문제에 대해서는 Craig-Bampton method 등이 있다. Craig-Bampton method는 경계 요소를 제외한 나머지 요소의 불필요한 자 유도를 제거함으로써 선형 구조물의 축소를 수행한다. 최근에는 부분구조화 기법과 더불어 구조물의 최적설계를 위해 멀티레벨 최적 화 기법이 많이 활용되고 있다. 시스템의 목표를 달성하기 위해 각 부구조에 새로운 목표를 할당하는 기법이다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘을 이용하여 시스템 목표 달성을 위한 각 부구조별 내부 자유도 개수를 새로운 목표로 할당하고 최적화를 수행하였다. 최적 화 절차로부터 도출된 부구조별 내부 자유도 개수를 이용하여 시스템의 축소를 수행하였다. 다양한 수치예제들을 통해 축소 모델에 대한 결과를 확인하였으며, 90% 이상의 정확도를 가지는 것을 확인하였다.

다중 하중 과도응답해석은 시간에 따른 작용 하중에 대한 과도응답을 확인하므로 정교한 시스템 모델링 및 조밀한 시간 간격을 가 질수록 해당 시스템에 대한 동특성은 정확하게 나타내지만 이에 따른 계산 시간은 크게 증가하게 된다. 크리로프 부공간 기반 모델차 수축소법은 기계 시스템이 가지는 동적 특성과 거의 동일한 결과를 나타내면서 계산 시간을 줄일 수 있기 때문에 효율적인 과도응답 해석 방법이다. 본 연구에서는 다중 하중 및 이동 하중을 가지는 수치 예제를 통하여 크리로프 부공간 모델차수축소법 기반 과도응답 해석을 수행하고, 이를 통해 초기 시스템 및 축소차수 모델의 정확성 및 효율성을 비교하였다. 또한, 시스템 행렬 추출, 크리로프 부공 간의 기저 벡터로 구성되는 변환행렬 생성 및 축소차수모델 생성 그리고 이를 바탕으로 과도응답해석을 하는 절차를 수립하여 상용 유한요소 프로그램인 ANSYS Workbench ACT를 통해 과도응답해석 과정 자동화를 구현하여 그 효용성과 효율성을 보였다.