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メッシュ生成は、シミュレーションの前処理段階で最も時間のかかる作業と考えられてきました。しかし、複雑な形状がメッシングに長時間を要する唯一の理由と考えられています。陽解法モデルの場合、解法中の要素崩壊とモデルの安定性を避けるために、六面体メッシングが優先されます。
メッシング作業は単純な形状でも複雑になることがあります。そのようなシナリオの1つが、複数の要素トポロジーが関与するハイブリッドメッシングです。一般的な例としては、ハニカム構造や補強材を使用した土木構造物などがあります。このような状況で、異なるトポロジーの要素間の節点接続を手動で確立するのは非常に困難です。
Abaqus CAE には自動ハイブリッドメッシング機能があるため、この問題に対処することができます。この手法では、メッシュ生成の前にスキンとストリンガーを定義する必要があります。これらのスキンとストリンガーは、基礎となる連続体ソリッド要素に節点位置で融合されるシェル要素とビーム要素の生成をサポートします。その結果、連続体ソリッド要素の3次元マトリックス、スキン用の2次元シェル、補強用の1次元梁からなる単一のハイブリッドメッシュが生成されます。
このブログでは、Abaqus CAEにおけるこのようなハイブリッドメッシュ作成のステップバイステップのプロセスをご紹介します。
ここでは、上下に2つのスキンを持つ緑色の3Dブロックマトリックス（白色）と、垂直エッジに4つのストリンガー（赤色）を例にとります。
STEP1: 3Dブロックを定義し、名前を付けます。マトリックス、スキン、ストリンガーのそれぞれのマテリアルプロパティを定義します。これが従来の材料定義の方法です。
STEP2: CAEのプロパティモジュールに移動します。図のようにツールを使用して、2つの面サポートを持つスキンと4つのエッジサポートを持つストリンガーを定義します。完了すると、履歴ツリーに表示されます。
STEP3: 3Dマトリックス用のソリッドセクション、スキン用のシェルセクション、ストリンガー用のビームセクションを定義します。これらの断面を、3つの断面割り当てを使用して、それぞれのジオメトリに割り当てます。厚みと梁断面積のパラメータを適切に使用します。与えられた問題に対して、私は厚さ2mmで適切な方向にオフセットされたシェルと半径1mmの円形の梁を使用しました。
STEP4：見落としがちな重要な情報です。下図のように、ストリンガーの梁の方向ベクトルを定義します。この機能はpropertyモジュールにあります。CAEは、梁の方向と一致しない “n1 “ベクトルを定義するよう促します。 この “n1 “は、ストリンガーに垂直な平面に投影され、断面形状の面積の主な最大モーメントの方向とみなされます。.この問題では、グローバル Z はストリンガー方向です。断面が円形であるため、n1 の定義はグローバル X またはグローバル Y のいずれでもかまいません。しかし、C チャンネル、I チャンネル、L チャンネルなどの断面では、n1 ベクトルを適切に定義して、チャンネルを空間的に正しく配置する必要があります。
STEP5：ジオメトリをレンダリングして、スキンとストリンガーが正しく定義されていることを確認します。”view “プルダウンメニューからpart display optionsに行き、図のようにidealization optionsにチェックを入れます。
すべてが正しければ、モデルは下のように表示されるはずです：
STEP6: メッシングの準備ができました。メッシング前の作業が少し必要ですが、スキンやストリンガーを個別にメッシングしたり、節点の接続を気にする必要はありません。いつものように3Dマトリックスをメッシュするだけです。スキンとストリンガーに対応するメッシュは自動的に定義され、3Dブロックマトリックスに接続されます。
STEP7: すべての要素トポロジーを見るために、要素のクエリーを実行します。このモデルでは、要素の詳細は以下のとおりです。これで、モデルはシミュレーションの次のステップに進む準備ができました。
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