벨기에의 쟝-프랑수아 르마클레(Jean-François Remacle) 교수가 젊을 때 부터 이걸 계속 개발해서 무료로 공개해 왔다. 이 아저씨는 대머리인데 유튜브 개인채널을 보니까 아무래도 헤비메탈 매니아인 듯 하다. 온통 헤비메탈 음악만 있다. 90년대에 젊은 시절을 보낸 세대 답다.
아무튼 이 프로그램의 핵심 기능은 유한요소해석(FEM)에 적합한 요소망(Mesh)을 만들어주는 것이다.
그 외에 몇가지 잡기능이 더 붙어있긴 한데, 그냥 없는셈 치는게 속 편하다.
오픈소스 매쉬 소프트웨어 중에서 가장 사용자가 많다. 보통 관련 전공 대학원생들이 애용하는 듯 하다.
배경지식
Gmsh는 기본적으로 바텀업(Bottom-up) 모델링 기법을 따른다. 즉, 점-선-면-볼륨 순서로 올려가면서 쌓듯이 그려나가는 것이다. 따라서 제일 먼저 점부터 그려줘야 한다.
Gmsh 모델링 방법은, GUI 도구들을 사용해서 대화식(Interactive)으로 모델링 작업하는 것도 가능하고, 직접 *.geo 파일을 편집기로 코딩해 넣어서 Gmsh로 불러들이는 것도 가능하다.
Gmsh 자체적으로 Open-Cascade CAD 커널의 기본적인 기능을 내장하고 있기 때무에, STEP 또는 BREP 포멧의 3D 데이타를 직업 읽어들이는 것도 가능하다. 다만 이때는 자체적인 *.geo 파일안에 해당 데이타를 내장하지는 못하고, 점-선 요소들의 정보를 추출해내지는 못한다. 또한 가끔 경우에 따라 버그로 인해서 형상이 왜곡되는 경우가 있으므로, 로딩 후에 형상 체크를 해 보는 것이 좋겠다. 주로 필렛(Fillet) 면의 둥근 형상을 제대로 완벽하게 읽어들이지 못하는 것 같다.
어쨌든 형상을 구성하고 나서, 이것을 매쉬로 만들어낼 때 적절한 옵션을 다양하게 줄 수 있다. 기본적으로 GUI 상에서 모두 가능하다. 옵션 중에서 상당수는 *.geo 파일 안에 포함시킬 수도 있고, 또 터미널 명령으로 gmsh를 주면서 인수로 옵션을 줄 수 있는 사항들도 있다.
장점
Open-Cascade 커널을 사용하여 STEP 포멧의 3D 형상 데이타를 직접 읽어들여 매쉬 생성 가능하다.
사실상 독립 실행파일 하나만 있어서, 외부 라이브러리 의존성이 없어서 에러없이 쓰기 편하다.
단순한 형상은 텍스트 포멧의 *.geo 파일을 작성하거나 GUI 도구들을 이용해서 신속하게 만들어낼 수 있다.
단순한 형상의 경우에는 사각형(또는 육면체) 요소망으로 만들어낼 수도 있다.
터미널 명령어 옵션을 줘서 *.geo 파일에서 직접 *.msh 파일로 만들어줄 수 있으므로, 스크립트로 다루기 좋다.
*.msh 포멧은 텍스트 파일이라서 직접 열어서 보고 분석 가능할 뿐만 아니라, 여러 오픈소스 해석기들이 읽어들이도록 연계시키기 좋은 편이다.
단점
여기서 Multi-Body를 만들어내면 Elmer에서 잘 못 읽어들이는 듯 하다.
Multi-Body Assembley STEP 파일을 못 읽는 것 같다. 오로지 Single Body만 확실히 된다.
Single Core CPU만 사용하도록 프로그래밍이 되어 있어서, Multi Core CPU가 있어도 매쉬 생성할 때 속도 향상에 전혀 도움이 안된다.
때문에 요소 개수가 아주 많은 대규모 모델을 만들어낼 때는 아무래도 좀 무리가 있는 것 같다.
전문적인 상용 매쉬 소프트웨어보다는 좀 기능이 떨어지지만, 그래도 여전히 꽤 쓸만하다.
FLTK라는 오픈소스 GUI 프레임웍으로 만들어서 그런지 디자인이 좀 허접해 보이고, 메뉴 체계가 처음에는 좀 생소할 수 있다.
배경지식
삼각형(또는 사면체) 매쉬를 만들어내는 알고리즘은, Netgen 등의 기여로 인해 오픈소스 쪽에서도 상당히 신뢰성있게 잘 발달되어 있다.
여기서 Recombine 조작을 통해 사각형(또는 육면체) 매쉬를 만들어낼 수도 있는데, 이때는 약간 신뢰성이 떨어진다. 형상이 단순하다면 해 볼만 하다.
격자들이 예쁘게 잘 정렬된 구조화된 매쉬(Structured Mesh)를 만들어내려면 Transfinite 알고리즘을 이용한 조작을 해 줘야 하는데, 제약조건이 꽤 있으므로 단순한 형상에서만 실질적으로 유효하다. Transfinite 조작이 실패하면 에러메시지를 내놓고 자기가 알아서 비정형 매쉬(Non-Structured Mesh)를 생성한다.
구조해석을 할 때는 반드시 2nd Order 이상으로 매쉬를 생성해야 해석 결과의 정확성을 기할 수 있다. 디폴트로는 1st Order 매쉬 생성으로 잡혀있기 때문에 까먹지 말고 유의할 필요가 있다.
설치 방법
첫번째 방법은 Ubuntu의 기본 저장소에 이미 있는 것을 그냥 설치하는 것이다. 터미널에서 아래의 명령을 주면 끝.
sudo apt-get install gmsh
첫번째 방법의 단점은 조금 뒤쳐진 버전이 설치된다는 것이다. 최신버전을 사용하고 싶다면 직접 다운로드 받는 두번째 방법을 사용하면 된다. 가급적 최신버전을 사용하는 두번째 방법을 추천한다.
