LS-DYNA의 가장 큰 장점 중 하나는 Explicit과 Implicit Solver를 모두 지원한다는 점입니다.
설계자는 해석 대상의 물리적 특성과 시간 스케일에 맞춰 Solver를 선택할 수 있습니다. 이번 글에서는 두 해석 방식의 차이와 활용 사례를 정리하겠습니다.
1. Explicit 해석이란?
Explicit(외연적) 해석은 시간이 매우 짧은 현상을 시간 단계별로 직접 계산하는 방식입니다.
- 특징
- 시간 적분: 단순하고 안정적
- 계산 속도: 시간 단계가 매우 짧음 → 연산량 많음
- 대규모 접촉, 비선형 해석에 강점
- 적합한 해석 대상
- 충돌 (Crashworthiness)
- 폭발 (Blast, Penetration)
- 낙하 충격 (Drop test)
- 고속 성형 (Stamping, Forming)
👉 핵심: **매우 짧은 시간(밀리초 이하)**에 일어나는 동적 문제 해석에 최적화.
2. Implicit 해석이란?
Implicit(내연적) 해석은 시간 단계별로 방정식을 행렬 형태로 풀어가는 방식입니다.
- 특징
- 시간 단계가 길어도 안정적
- 반복 계산(Newton-Raphson 방식) 필요
- 정적/준정적 문제 해석에 유리
- 적합한 해석 대상
- 구조물의 정적 하중 해석 (Static analysis)
- 준정적 하중 (Creep, Relaxation)
- 저속 성형 및 변형
- 내진 해석, 장기 거동 분석
👉 핵심: 긴 시간 스케일에서 안정적인 계산이 필요할 때 적합.
3. Explicit vs Implicit 비교
| 구분 | Explicit | Implicit |
| 시간 스케일 | 매우 짧음 (μs~ms) | 길음 (s~h) |
| 안정성 | 조건부 안정 | 무조건 안정 |
| 계산 방식 | 직접 적분 | 방정식 반복 풀이 |
| 강점 | 충돌, 폭발, 낙하 | 정적, 장기 하중 |
| 주요 산업 | 자동차, 방산, 전자 낙하 | 토목, 건축, 장기 구조 해석 |
4. LS-DYNA의 통합 Solver 활용
다른 해석 툴은 Explicit 또는 Implicit 중 한 방식만 지원하는 경우가 많습니다.
하지만 LS-DYNA는 하나의 솔버에서 두 방식을 모두 지원하기 때문에, 상황에 맞게 Solver를 선택하거나 연계할 수 있습니다.
- 자동차 설계 예시
- 차량 충돌 해석 → Explicit
- 동일 모델에서 NVH(소음·진동) 분석 → Implicit
- 성형 해석 예시
- 고속 스탬핑 → Explicit
- 잔류 변형 및 스프링백 검증 → Implicit
👉 따라서 하나의 모델을 기반으로 다양한 해석을 수행할 수 있어 효율성과 정확성을 동시에 확보할 수 있습니다.
5. Solver 선택 가이드
Solver 선택은 해석 목표와 시간 스케일에 따라 결정됩니다.
- Explicit 선택:
- 고속 충격, 충돌, 폭발, 짧은 시간 문제
- 접촉이 복잡하거나 요소 파괴가 발생하는 해석
- Implicit 선택:
- 정적 구조 해석, 장기 하중
- 안정적인 해석이 필요할 때
- 혼합 사용:
- 하나의 해석 과정에서 Explicit과 Implicit을 적절히 연계 가능
- 예: 성형 해석 후 스프링백 검증
결론 및 다음편 예고
LS-DYNA는 Explicit과 Implicit Solver를 모두 지원하는 범용 솔버로, 충돌·폭발 같은 빠른 현상부터 정적 구조 해석까지 폭넓게 활용할 수 있습니다. Solver 선택은 해석 대상의 시간 스케일과 물리적 특성에 맞춰 결정하는 것이 핵심입니다.
다음 글에서는 **“LS-DYNA 입력 구성과 키워드 시스템 완벽 가이드”**를 주제로, 해석 모델을 구성하는 기본 요소와 입력 파일 구조를 상세히 정리하겠습니다.