船体構造詳細部の3次元有限要素解析のための六面体自動メッシュ生成手法の研究

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一般に、有限要素解析においては、解析を行う前にメッシュを生成する必要があるが、現在、解析の大規模化に伴うメッシュ生成の負荷の増大が問題となっている。そのため、近年多くの自動メッシュ生成手法の研究が行われてきた。三次元ソリッド問題では、四面体要素による自動メッシュ生成手法が既に確立されてきているものの、六面体メッシュに関しては、現状のところ確立された自動化手法は存在していない。特に本研究で対象とする船体構造の3次元ソリッド解析においては、六面体メッシュ生成手法の確立が望まれている。このような問題点を解決するために、本研究では、以下の手法の検討を行った。(1)まず第一に、ウィスカーウィービングアルゴリズムにより、ソリッドをトポロジー的に六面体に分割する手法の検討を行った。本手法は、対象領域の表面四角形メッシュ分割データをもとに内部に向かって六面体を配置していく手法である。このような手法により、解析を行う際に表面四角形の配置が自由になるため、注目箇所に形状の整った六面体配置を行いたい時等に有効であると考えられる。(2)上記のアルゴリズムだけでは、有限要素解析に使用できない不適切な六面体要素(ナイフ、ダブレット、トリプレット等)ができてしまうことがわかった。そこで本研究では、第2にこれらを局所変換手法により除去する方法の開発を行った。(3)有限要素法に不適切な要素を除去した後に、形状が悪い要素については要素形状の改善が必要である。そこで、本研究では、局所変換による要素形状の改善手法について研究を行った。さらに、提案した手法を用いることにより、ロバストな完全六面体自動メッシュ生成手順を提案した。提案した手法を実現することで将来的には実用的な六面体メッシュの自動生成手法を完成できると考えられる。