8節点六面体要素(HEX8) — 実践ガイドとベストプラクティス

HEX8が特に有利な場面：

• 押し出し形状 — パイプ、シャフト、レール。Sweepメッシュで効率的
• 板状構造のソリッドモデル — 板厚方向にHEXを積層。シェル要素の代替
• 金属成形 — 鍛造、圧延、深絞り。大変形に強い
• 衝撃解析 — LS-DYNAの標準要素
• 接触問題 — TET10より接触面が安定

C3D8Iの非適合モードは曲げの表現能力を高める。板厚方向2要素のC3D8Iで、曲げ応力の線形分布を正確に表現できる。C3D8R（低減積分）の場合は最低3〜4要素必要だ。

そう。四面体は4点で常に平面だが、六面体の6つの面は4点で定義されるため面がねじれる（ワーピング）ことがある。ワーピングが大きいと面内のせん断精度が落ちる。

HEXとTETの接続にはピラミッド要素（5節点/13節点）を遷移要素として使う。

混合メッシュの注意点：

• 遷移領域に十分なピラミッド要素を配置
• HEX面の中間節点とTET面の中間節点が一致すること（二次要素同士の場合）
• 遷移部分を着目部位から離す（遷移部分は精度が低い）

ピラミッド要素は理論的にHEXやTETより精度が低い。着目部位から離れた場所に遷移を配置するのが鉄則だ。

• [ ] 積分スキームは適切か（静解析: C3D8I推奨、陽解法: C3D8R）
• [ ] 板厚方向の要素数は十分か（曲げあり: 2以上（C3D8I）/4以上（C3D8R））
• [ ] ワーピングが15°以下か
• [ ] 低減積分使用時、アワーグラスエネルギー < 5%か
• [ ] HEX-TET遷移部が着目部位から離れているか
• [ ] アスペクト比が5以下か

C3D8IはHEX8の中で最もバランスの良い要素だ。迷ったらC3D8Iを使う。これだけで多くのトラブルを避けられる。