8節点六面体要素(HEX8) — トラブルシューティングガイド

HEX8は設定のバリエーションが多い分、設定ミスによるトラブルも多い。

完全積分のHEX8（C3D8）でシアロッキングが起きている。

対策（優先度順）：

1. C3D8I（非適合モード）に変更 — 最推奨

2. C3D8R（低減積分）に変更 — アワーグラス監視が必要

3. 板厚方向の要素数を増やす — 完全積分のままでも改善するが効率は悪い

4. HEX20（二次要素）に変更 — DOFは増えるがロッキングなし

アワーグラスモードが励起されている。特に以下の条件で起きやすい：

• 集中荷重（点荷重）
• メッシュが粗い
• 曲げが支配的な問題

対策：

1. アワーグラス制御の強化 — Abaqusの *HOURGLASS STIFFNESS パラメータを上げる

2. C3D8I（非適合モード）に変更 — アワーグラスの根本的排除

3. メッシュを細かくする — アワーグラスのエネルギー比率が下がる

4. 荷重を分散させる — 集中荷重を面荷重に変更

1点に荷重を集中すると、その点の周囲の要素でアワーグラスモードが励起される。荷重を複数節点に分配（RBE3等で）するだけで改善することが多い。

$\nu \to 0.5$ の非圧縮材での体積ロッキング。

対策：

1. ハイブリッド要素 — C3D8RH（Abaqus）

2. 低減積分 — C3D8R（体積拘束が緩和される）

3. B-bar法 — LS-DYNAのELFORM=2

4. $\nu = 0.4999$ に設定 — 完全非圧縮を避ける（応急処置）

HEX8の面がワーピング（ねじれ）していないか確認。ワーピングが15°を超えると精度が著しく低下する。

確認方法：

• プリプロセッサの品質チェック機能でワーピングを表示
• ワーピングが大きい要素を可視化して、メッシュを修正

曲面をHEXでメッシュするとワーピングは避けられない。重要なのは着目部位のワーピングを小さく保つこと。遠い場所のワーピングが多少大きくても影響は小さい。

• シアロッキング → C3D8I（非適合モード）に変更
• アワーグラス → アワーグラスエネルギー < 5%を確認。C3D8Iが根本策
• 体積ロッキング → ハイブリッド要素（C3D8RH）かB-bar法
• ワーピング → 着目部位で15°以下を確認
• 結論: C3D8Iが最もトラブルが少ない — 迷ったらC3D8I

その通り。各要素タイプに「最もバランスの良い設定」があり、それをデフォルトにすることで大半のトラブルは防げる。要素技術の深い理解は、問題が起きたときの対処に活きる。