SimScaleの構造解析では基本的には、1次(4節点)または2次(10節点)の四面体の三次元ソリッド要素を使用しています。どのタイプの有限要素を選択すればよいか説明いたします。
| 備考 |
| SimScaleでは、この記事で説明されているもののほかにも要素の種類が存在しますが、使用頻度が低いためこの記事では説明しません。 |
2次要素は、構造挙動をより正確に捉える有限要素の一種ですが、節点数が増えるため計算量が多くなります。FEMでは、要素数ではなく節点数が計算量に対して支配的です。生成されたメッシュの節点数は以下のように確認できます:
一般的に、数百万節点を超えるメッシュサイズは避けるべきであり、計算コストを最小化するために、可能な限り少ない節点数でメッシュ依存性のない結果を得ることを目指します。メッシュ依存性がない状態とは、メッシュの細かさを減らしても結果が大きく変化しないことを意味します。
SimScaleはジオメトリに基づく自動メッシュ作成機能を有しますが、ユーザーは使用する要素の種類を手動で設定することもできます。
図2に示すように、ユーザーはシミュレーションツリーの Element technology で Definition を Custom とするだけで、メッシュの次数を定義することができます。この場合は、次数を Second (2次) としました。
経験則として、精度を最大化するためには、可能であれば常に2次要素を使用すべきです。残念ながら、非常に大きく複雑な形状の場合、2次要素ではメッシュサイズが大きくなりすぎるため、一般的にはこのようなケースには当てはまりません。複雑な形状では、1次要素を使用する必要があります。これは、特に曲げを受ける薄い部品が存在する場合、シミュレーションの精度を著しく低下させる可能性があります。1次要素を使用する場合、現実的な曲げを反映した結果を得るためには、厚み方向に3つ以上の要素でメッシュ分割されている状態が推奨されます。
最終更新日2023年6月28日