Exodus境界条件

Sandiaの有限要素解析コードは、メッシュ定義データを次の形式で受け渡すように作成されています： ExodusIIファイル形式（引用： Schoof, 95）。CUBITセッション中にexportされるExodusIIデータベースは、Genesisデータベースファイルと呼ばれることがあります。この用語は、問題定義のみを含み、解析結果を含まないExodusファイルのサブセットを指します。

ExodusIIデータベースには、要素をElement Blockへグループ化する仕組みがあり、要素の材料タイプを定義するために使用されます。またExodusIIでは、ノード群をNodeSet、要素面群をSideSetとして定義でき、境界条件や初期条件の定義に利用できます。Element Block、NodeSet、SideSetを使用すると、解析コード固有の境界条件タイプを保存せずに、境界条件の定義に使う要素、ノード、面をグループ化できます。このためCUBITは、多様な有限要素解析コード向けのメッシュを生成できます。

Element Block

Element Block（単にBlockとも呼ばれます）は、同じ基本形状とノード数を持つ要素を論理的にグループ化したものです。Element Block内のすべての要素は同じ要素タイプである必要があります。Element Blockには、ユーザー指定の整数Block IDを介してアクセスします。通常、Element Blockには材料特性要素群に材料特性を関連付けることもできます。

NodeSet

NodeSetは、ユーザー指定のNodeSet IDを介してアクセスするノードの論理グループです。NodeSetを使用すると、1つのIDでノード群を参照できます。通常は、CUBITモデルの一部に荷重または境界条件を指定したり、有限要素解析コードで特別な出力要求の対象となるノード群を識別したりするために使用します。

SideSet

SideSetは、モデルへ拘束を適用するためのもう一つの仕組みです。SideSetは要素面のグループを表し、整数のSideSet IDで参照されます。通常、物理現象を適切に表現するために拘束を要素面へ関連付ける必要がある場合（たとえば接触面や圧力など）に使用します。

要素タイプ

ジオメトリを離散化するために使用される基本要素については、 mesh generation の章で説明しています。各基本要素タイプには複数の具体的な要素タイプがあり、要素を定義するノード数によって異なり、要素の精度次数も異なります。CUBITで定義されている各基本要素タイプで利用可能な要素タイプを次表にまとめます。

表1. CUBITで定義される要素タイプ

基本要素タイプ	具体的な要素タイプ	注記
ノード	SPHERE
エッジ	BAR, BAR2, BAR3, BEAM, BEAM2, BEAM3, TRUSS, TRUSS2, TRUSS3, SPRING	デフォルトでは、Barはノードあたり2自由度、Beam、Truss、およびSpringは3自由度です
三角形	TRI, TRI3, TRI6, TRI7, TRISHELL, TRISHELL3, TRISHELL6, TRISHELL7	Tri要素の節点座標は常に3次元です。
四辺形	QUAD, QUAD4, QUAD8, QUAD9; SHELL, SHELL4, SHELL8, SHELL9, HEXSHELL	デフォルトでは、Quad要素の節点座標は2次元、すなわちx座標とy座標のみです。Shell要素の節点座標は3次元です。
四面体	TETRA, TETRA4, TETRA8, TETRA10, TETRA14, TETRA15	TETRA8は頂点ノードと面中央ノードを含みます。
六面体	HEX, HEX8, HEX9, HEX20, HEX27
ピラミッド	PYRAMID, PYRAMID5, PYRAMID8, PYRAMID13, PYRAMID18	PYRAMID8は縮退HEXとして出力されます。
Wedge	WEDGE, WEDGE6, WEDGE12, WEDGE15, WEDGE16, WEDGE20, WEDGE21	WEDGE12は、TETRA10メッシュ内の凝集サーフェス要素として使用されます
スーパーエレメント	SUPERELEMENT_TOPOLOGY_XXX	可変数のノードで構成される要素です。

各要素タイプにおけるノード番号および面番号の規則については、付録。要素タイプは、メッシュ生成の前後を問わず、個々のElement Blockに設定できます。