サーフェス メッシュの品質がソリッド メッシュの品質を左右するため、高品質なサーフェス メッシュを作成する必要があります。
メッシュ作成の基本手順
- ソリッド モデルを開きます。
- [モデル メッシュ設定]ダイアログ ボックスの[メッシュ タイプ]領域で、モデルに適切なオプションを選択します。 メッシュ タイプは、CAD ソリッド データをインポートする場合は[ソリッド]に、CAD サーフェス データをインポートする場合は、[プレート/シェル]に既定で自動的に設定されます。グローバル設定をオーバーライドして、パーツごとにメッシュ タイプを定義することも可能です(後述の「全般的なヒント」を参照してください)。
- ブリック要素を使用してモデルを解析する場合は、[ソリッド]を選択します。
- 3D ソリッドのモデルを、プレート要素またはシェル要素を使用して解析する場合は、[中立面]を選択します。ソリッド パーツは中立面においてプレート要素まで縮小します。
- 面のみで構成されているモデルを、プレート要素またはシェル要素として解析する場合は、[プレート/シェル ]を選択します。
- パーツがガスケット要素タイプ(非線形静解析)である場合は、ブラウザでパーツをクリックし、要素タイプを[3D ガスケット]に設定します。
- [メッシュ作成]をクリックします。(または、[メッシュ]
[メッシュ] [3D メッシュを生成]を使用します。) - メッシュ作成プロセスが完了したら、[はい]をクリックしてメッシュの結果を表示します。
満足のいく結果が得られない場合は、次のいずれかの方法でメッシュ サイズを調整します。
- [メッシュ] [メッシュ] [3D メッシュ設定]ダイアログ ボックスで、[メッシュ サイズ]スライダを[粗い]または[細かい]の方向に動かし、再度[メッシュ作成]をクリックして新しいメッシュを作成します。
- 密集したフィーチャ周辺のメッシュを細かくする必要がある場合は、[メッシュ][細分化節点][自動]コマンドを選択します。
- スライダを適切な位置に合わせて[生成]をクリックします。黒の細分化節点がモデルに追加されます。細分化節点の数を変更するには、スライダを動かし、[生成]を再度クリックします。適切な数の細分化節点が作成されたら、[完了]をクリックします。[メッシュ] [メッシュ] [3D メッシュを生成]を使用して、新しいメッシュを作成します。
CAD モデルのメッシュ化は、ソリッド メッシュを生成する場合は 2 段階または 3 段階のプロセスで行われます。最初に、CAD モデルのサーフェスがメッシュ化されます(進行状況を示すダイアログに、「サーフェスメッシュ化パーツ n」という表示が出ます)。すべてのパーツのサーフェス メッシュの作成後、各パーツが適切にメッシュ化されるように、つまり各面のメッシュを近接する面にぴったりと一致したウォータータイトなソリッドにするため、サーフェス メッシュを検証します(表示は「パーツ n のサーフェス メッシュを検証中」)。最後に、各パーツの体積をソリッド要素で埋めるようにソリッド メッシュが作成されます(表示は「ソリッド メッシュ作成パーツ n」)。[メッシュ] [メッシュ] [3D メッシュ設定][オプション][モデル]で選択したオプションに応じて、ソリッド メッシュの生成は、サーフェス メッシュの生成直後に解析が開始または実行された後になることもあります。
注: 複数のパーツで構成されるアセンブリでは、パーツは各パーツのバウンディング ボックス(全体の寸法)の体積の大きさ順(最小から最大)でメッシュ化されます。パーツは数値順にメッシュ化されません。そのため、[メッシュ進行]ダイアログの[情報]領域には「サーフェスメッシュ化パーツ 101」と表示される一方で、進行状況ダイアログには「パーツ 5/314」と表示されることがあります。
モデルに荷重または境界条件が存在しているときに、モデルのメッシュが再生成された場合は、次のことが当てはまります。
- サーフェス荷重およびサーフェス境界条件は維持されます。
- エッジ荷重およびエッジ境界条件は維持されます。
- 節点荷重および節点境界条件はモデルに適用し直す必要があります。
重要
メッシュの生成後に、特定の条件に合わせて線の属性(パーツ、サーフェス、およびレイヤ)を変更することができます。たとえば、複数のサーフェスを組み合わせて 1 つのサーフェス番号を割り当てれば、荷重の適用や変更がしやすくなるというメリットがあります。CAD パーツのメッシュが再生成された場合に、手動の変更が上書きされる場合と上書きされない場合とがあることに注意してください。具体的には次のとおりです。
- (CAD パーツではない)別のパーツ番号にラインが変更された場合、そのラインは、CAD パーツのメッシュが再生成されたときそのまま維持されます。
- 同じパーツ内の別のサーフェス番号にラインが変更された場合は、次のようになります。
- CAD パーツに存在しないサーフェス番号に線が割り当てられた場合、変更されたその線は、CAD パーツのメッシュが再生成されたときそのまま維持されます。変更された線が原因で CAD モデルに問題が発生しないように注意してください。つまり、場合によっては変更された線を手動で選択して削除することが必要になります。
- CAD パーツに存在するサーフェス番号にラインが割り当てられた場合、変更されたそのラインは、CAD パーツのメッシュが再生成されたときに上書きされます。
- 同じパーツ内の別のレイヤ番号に線が変更された場合、その線は、CAD パーツのメッシュが再生成されたときに上書きされます。
状況によっては、上記の手順に加えてさらに別の手順が必要になることがあります。このセクションでは、CAD ソリッド モデルをメッシュ化する際に使用されることが多い高度な機能の一部を(順不同で)紹介しています。
全般的なヒント
- 複数のパーツで構成されるアセンブリでは、[メッシュ生成]コマンドを使用すると、アクティブ状態のパーツすべてでメッシュが生成されます。これにより、隣接するパーツ間で確実にメッシュを一致させることができます。特殊な理由により、モデル全体のメッシュ化が不要でメッシュ マッチングを意識しなくてよい場合には、メッシュを生成しないすべてのパーツのアクティブ状態を解除します(パーツを選択し、右クリックして[使用停止]を選択します)。アクティブ状態を解除したパーツの既存のメッシュは変更されません。
- 時として、節点を特定の位置に合わせることが必要になります。その場合は、作図点(従来のシード ポイント)を追加します。初期のサーフェス メッシュを生成した後、必要な作図点に対して既知の位置にある頂点を選択し(
[選択][選択][頂点]
)、右クリックして、[追加][作図点]を選択します。コンストラクション節点に適用する、選択した頂点からのオフセット DX、DY、DZ を入力します。「作図点 - シード ポイント」も参照してください。
- 複数のパーツで構成されるアセンブリを使った作業で、パーツ(ブリック要素やプレート要素)ごとに異なるタイプのメッシュを生成する場合は、ブラウザで該当するパーツを右クリックして(もしくは表示領域でパーツを選択して右クリックして)、[CAD メッシュ オプション][パーツ]コマンドを選択します。この操作により、
[メッシュ]
[メッシュ]
[3D メッシュ設定]
を選択したときと同じ画面が開きますが、これらのメッシュ設定は、選択したパーツにしか適用されません。この後、[メッシュ タイプ]で、適切なメッシュ タイプを選択します。 注: ソリッドおよびサーフェス パーツが混在する CAD アセンブリのインポート時には、パーツで大多数を占めるタイプに基づいて、グローバル メッシュのタイプが設定されます(ほとんどのソリッド CAD パーツには[ソリッド]、ほとんどのサーフェス CAD パーツには[プレート/シェル])。大多数ではないメッシュ タイプは、パーツのメッシュ設定を使用してグローバル設定をオーバーライドし、パーツごとに定義します。
メッシュ サイズ
- [モデル メッシュ設定]画面のスライダを操作して任意のパーセントでメッシュ サイズを設定する方法の他にも、[オプション]ボタンをクリックして[メッシュ サイズ]の[タイプ]を[絶対メッシュサイズ]に設定することで、メッシュ サイズを実際の寸法として入力することも可能です。
- 複数のパーツで構成されるアセンブリを使用して作業している場合、パーツごとにメッシュ サイズを変えることができます。ブラウザでパーツを右クリックして(もしくは表示領域でパーツを選択して右クリックして)、[CAD メッシュ オプション] [パーツ]コマンドを選択します。この操作により、[メッシュ] [メッシュ] [3D メッシュ設定]を選択したときと同じ画面が開きますが、これらのメッシュ設定は、選択したパーツにしか適用されません。モデル内の一部のパーツに対してパーツのメッシュ設定を指定してある状態で、モデル全体にはモデルのメッシュ設定を適用してメッシュを生成するには、[メッシュ] [メッシュ] [すべてのパーツにモデル メッシュ設定を使用]を使用します。モデル内の一部のパーツに対してパーツのメッシュ設定を指定してある状態で、それらの 1 つについてはモデルのメッシュ設定を適用してメッシュを生成するには、ブラウザでパーツを右クリックして(もしくは表示領域でパーツを選択して右クリックして)、[CAD メッシュ オプション] [モデル]コマンドを選択します。 注: パーツのメッシュ設定に割り当てられているパーツについては、ツリー表示の記号が
(モデルのメッシュ設定)から 
に変わります。 [ジオメトリ ベースの自動メッシュサイズ関数を使用] ([メッシュ]
[メッシュ] [3D メッシュ設定][オプション][モデル]で設定)を使用する場合、[自動百分率]を使用して作成されるメッシュ サイズは各パーツごとに(パーツの物理的サイズによって)異なります。パーツごとにメッシュ サイズを細かく調整するには、パーツのメッシュ設定を使用してください。 - 上記で説明した細分化節点の自動作成機能に加え、次のいずれかの方法によりユーザ定義の細分化節点を作成することもできます。「細分化節点」も参照してください。
- 初期のサーフェスメッシュを作成した後、頂点を選択し、([選択][選択][頂点])、右クリックして[追加] [細分化節点]を選択します。リファイン後のメッシュ サイズ、および細分化節点を中心としてメッシュがリファインされる範囲を入力します。
- 必要な細分化節点の座標がわかっている場合は、[メッシュ] [細分化節点][指定]を使用して、モデルをメッシュ化する前に細分化節点を追加できます。
- 初期のサーフェスメッシュを作成した後、頂点を選択し、([選択]
-
[メッシュ]
[メッシュ]
[3D メッシュ設定][オプション]
[サーフェス]ダイアログの[オプション]タブにある[エッジ曲線の細分化]領域でパラメータを調節することによって、フィーチャの曲線に沿った小さい要素を作成できます。(詳細については、「メッシュ作成の概要」>「CAD ソリッド モデルをメッシュ化する」>「モデル メッシュ設定」>「サーフェス」を参照してください。)
パーツ間での接触およびメッシュのマッチング
- アセンブリのメッシュを作成する際、(パーツ間で荷重を伝達するために)隣接するパーツのメッシュを一致させる必要がある場合は、両パーツに対して(まったく同じではないにしても)ほぼ等しいメッシュ サイズを使用します。こうすることで、パーツ間のメッシュ マッチング度が高くなります。
- パーツ間に小さなギャップがあると、それが意図的なものかどうかにかかわらず、想定外の挙動につながることがあります。偶発的なギャップの場合は、隣接するパーツ間のメッシュが一致しなくなる可能性があります。(すべての数字が丸めの対象となるため、完全な CAD モデルであってもパーツ間に数学的ギャップが生じる可能性があることに注意してください。)一方で、パーツ間に意図的に作った小さいギャップは、モデルのメッシュ生成時に除去されます。つまり、パーツが互いにつながるように引き伸ばされます。メッシュがどの程度まで引き伸ばされるかは、メッシュ マッチングの許容誤差によって制御できます。詳細については、「メッシュ作成の概要」>「CAD ソリッド モデルをメッシュ化する」>「モデル メッシュ設定」>「モデル」を参照してください。
- CAD ソリッド モデルを Autodesk Simulation で開くときに、一致する 2 つのパーツを分割すると、その一致部分周辺のメッシュがより滑らかになることがあります。「モデルを開く」>「CAD ファイルを開く」>「表面分割」を参照してください。
- 隣接する 2 つのパーツ間の接触のタイプは、ブラウザの下部にある[接触]というエントリを使用して設定できます。モデル全体に適用する接触も、このブラウザのエントリから設定可能です。または、2 つのパーツ間の接触や各サーフェス間の接触は、対象の項目を選択して右クリックし、[接触]を選択することで設定することもできます。使用できる接触のタイプは、解析のタイプに応じて異なります。「接触ペアを作成する」も参照してください。
- サーフェス間接触のあるメカニカル イベント シミュレーション(MES)解析を実行する場合や、接触状態で開始するパーツに滑りや分離が生じる場合は、可能であれば、接触に関係するサーフェス上のメッシュを一致させないようにします。こうした状況では、収束が悪くなる(実行時間が長くなる)可能性があるためです。メッシュを一致させないようにするには、[モデル メッシュ設定]ダイアログの[パーツを一致させない]オプションを使用します。(詳細については、「メッシュ作成の概要」>「CAD ソリッド モデルをメッシュ化する」>「モデル メッシュ設定」>「モデル」を参照してください。)反対に、接触状態で開始するパーツについて滑り運動が無視できる程度であれば、メッシュを一致させることが可能です。この場合は、接触のタイプとして[点から点]を指定します。
ソリッドのメッシュ化
- ソリッドのメッシュを生成する場合、ソリッド メッシュのタイプに対してさまざまなオプションが用意されています(ブリックを合成する、すべて 4 面体にするなど)。
[メッシュ]
[メッシュ]
[3D メッシュ設定]
ダイアログで[オプション]ボタンをクリックしてから、[ソリッド]をクリックして[一般]タブでソリッド メッシュのタイプを確認できます。「モデル メッシュ設定」>「ソリッド」も参照してください。
薄いパーツ
流体の解析用に別の FEA プログラムにエクスポートするモデル
- 流体解析用に別の FEA アプリケーションにメッシュをエクスポートする予定がある場合、流体体積をメッシュする必要があることに留意してください。CAD モデルが固体部品(バルブ ボディまたはポンプ ハウジングなど)のみで構成される場合、Inventor Fusion または別のソリッド モデリング パッケージ内の流体体積を生成することができます。
- 流体モデルでは多くの場合、壁の影響を把握するために、体積の中心のメッシュよりも壁付近のメッシュを細かくする必要があります。[4 面体及びウエッジ (境界層)]オプションを使用すると、複数の要素から成る 1 枚の薄い層を壁上に生成できます。「メッシュ作成の概要」>「CAD ソリッド モデルをメッシュ化する」>「モデル メッシュ設定」>「ソリッド」の「境界レイヤのメッシュを制御する」を参照してください。
- 境界レイヤのメッシュを使用しない場合、新規の流体モデルに適用される既定のソリッド メッシュのタイプは[すべて 4 面体]になります。流体モデルでもっとも良い結果が得られるのはこのオプションです。(マルチフィジックス解析では、流体パーツとソリッド パーツの間の面が一致するように、すべてのパーツに対し[すべて 4 面体]が使用されます。)「メッシュ作成の概要」>「CAD ソリッド モデルをメッシュ化する」>「モデル メッシュ設定」>「ソリッド」の「メッシュ タイプを選択する」を参照してください。(既存のモデルのメッシュが再生成される場合、そのモデルに対するソリッド メッシュ タイプが[すべて 4 面体]に変更されることはありません。)
ガスケット材料
- モデルのいずれかのパーツをガスケットにするときは、メッシュを作成する前に、要素タイプを[3D ガスケット]に設定します。この設定にすると、厚さに対して要素を 1 つだけ生成するようにメッシュ エンジンが指令を受けます。つまりこれが、ガスケット要素の条件の 1 つです。「3D ガスケット要素」も参照してください。
ガスケットのメッシュ設定に割り当てられているパーツについては、ツリー表示の記号がパーツのメッシュ設定
に変わります。ガスケットの設定は、パーツを選択して右クリックし、[CADメッシュオプション][パーツ][オプション][ソリッド][ガスケット]から行うこともできます。