六面体要素 — CAE用語解説

レンガみたいな形の3D要素で、1次なら8節点、2次なら20節点だ。構造格子の基本要素で、同じメッシュ密度なら四面体より精度が高いのが最大の利点。特に応力勾配が大きい領域で差が出やすい。

六面体メッシュの自動生成が難しいからだよ。複雑な形状、例えばエンジンブロックのウォータージャケットみたいな入り組んだ形だと、六面体で埋め尽くすのは至難の業で、手作業でのブロック分割に何日もかかることがある。四面体なら自動メッシャーで一発だ。

アスペクト比は5以下が目安で、細長すぎると精度が落ちる。あとスキューネスやヤコビアンも重要で、要素がひしゃげると積分点の精度が落ちるから、0.9以上のスキューネスは避けたいところだ。

CFDでも六面体は数値拡散が少なくて有利だ。特に境界層領域では流れ方向に沿った六面体メッシュが精度とコストのバランスで優れている。だから実務ではコア部分は四面体、壁面近くはプリズム層（三角柱）、重要領域は六面体、というハイブリッド構成が多いよ。

この3つは押さえておこう。

まずは簡単な形状で六面体と四面体の結果を比較してみるといいよ。要素数あたりの精度差を自分の目で確かめるのが一番だ。