h適応 — CAE用語解説
h適応
先生、応力解析の結果がメッシュを変えるたびに変わるんですが、「h適応で収束確認しろ」って言われました。h適応って何ですか?
定義
h適応の「h」って何の頭文字なんですか?
hは要素サイズ(mesh size)を表す記号だよ。つまりh適応とは、メッシュの要素サイズを局所的に小さくして解析精度を上げていく手法のことだ。応力集中が起きるフィレット部分だけ要素を細かくする、なんていうのが典型的な使い方だね。
全体を細かくするんじゃなくて、必要なところだけ細かくするんですね?
その通り。全体を一律に細かくすると要素数が爆発して計算時間が何十倍にもなるからね。誤差推定を使って「ここの誤差が大きい」と判定された領域だけを細分化する。これが適応的メッシュ細分化の基本的な考え方だよ。
メッシュ生成における役割
実務だと、具体的にどんな手順でh適応を進めるんですか?
まず粗いメッシュで解析して、誤差推定のコンター図を見る。誤差が大きい領域のメッシュサイズを半分にしてもう一度解析する。注目している値(最大応力など)が前回と数%以内に収まったら「メッシュ収束した」と判断できる。ANSYS MechanicalやAbaqusにはこれを自動でやってくれる機能があるよ。
自動でやってくれるのは便利ですね。でも注意点はありますか?
特異点に注意だね。例えばシャープコーナーの応力は理論上無限大に発散するから、h適応で何回細分化しても収束しない。そういう箇所はフィレットをつけて特異性を除去するか、応力ではなく力やモーメントで評価するなどの工夫が必要だよ。
関連用語
h適応と合わせて覚えておくべき用語を教えてください。
このあたりはセットで覚えておくと理解が深まるよ。
まずは今の解析モデルで、メッシュサイズを3段階くらい変えて収束確認してみます!
それが王道だよ。最大応力の値を縦軸、要素数を横軸にプロットすると収束の様子が一目でわかるから、やってみてね。
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