PrePoMaxソリッドメッシュ作成入門（CalculiX GUI）
はじめに
有限要素解析（FEA）の第一歩は「メッシュ作成」です。
PrePoMax は CalculiX の GUI フロントエンドで、標準メッシャー（Netgen）や Gmsh を利用して簡単にメッシュを作成できます。
本記事では ソリッドメッシュ作成 に焦点をあて、代表的な3つの方法をスクリーンショット付きで紹介します。
1. PrePoMaxのメッシュ機能
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標準メッシャー
初心者向け。ワンクリックで四面体メッシュを生成可能。 -
Gmsh（GUI連携）
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Transfinite Mesh： 構造化メッシュ（規則的な四角形／六面体主体）
→ 計算精度・収束性が向上する場合あり -
Tetrahedral Gmsh：細かいパラメータ制御、六面体再構成（Recombine）対応
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Extrude_Mesh：面メッシュの押し出し分割。押出方向の要素数を制御可能
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2. 手順：メッシュ作成の流れ
- 新規設定、ファイルインポート での読み込み（STEP, STLファイル など）
新規設定画面
ファイル対応
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標準メッシャー
- Meshing Parameters:STEP対応, STL対応
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Gmsh
- Transfinite Mesh:STEP対応, STL非対応
- Tetrahedral Gmsh:STEP対応, STL対応
- Extrude_Mesh:STEP対応, STL非対応
ファイルインポート画面
ファイルインポート後
2.メッシュ作成
2-1.標準メッシャー
迷ったらまず標準メッシャーで試すのがおすすめ
(Geometry > Mesh Setup> Meshing Parameters 設定後 Mesh > Create Mesh)
Max element sizeを自動計算（必要なら調整）
設定後 Mesh > Create Mesh
メッシュ作成後
細かいメッシュにする場合
Max element sizeの値を小さくする（例 5.1 > 1）
計算時間・メモリー使用量は増えるが、応力分布が滑らかに出る
2-2.Gmshによるメッシュ
2-2-1.Transfinite Mesh
六面体メッシュを作成した例。規則的で収束が安定しやすい。
解析時間短縮や精度向上の可能性がある。
2-2-2.Tetrahedral Gmsh
複雑形状に適した四面体メッシュ。algorithm選択で要素分割を制御。
(Geometry > Mesh Setup> Tetrahedral Gmsh 設定後 Mesh > Create Mesh)
2-2-3.Extrude_Mesh
面メッシュを押し出してソリッド化。押し出し方向の分割数を指定できるため、層状構造や板厚方向の解析に便利。
(Meshing_Parameters と Extrude_Mesh の２段階設定
Geometry > Mesh Setup> Extrude_Mesh 設定後 Mesh > Create Mesh)
3. まとめ
PrePoMax標準メッシャーとGUI連携のGmshでメッシュ作成を行った。以下の使い分けをお勧めする。
- 標準メッシャーは手軽、まずはこれで試す（迷ったら標準メッシャー）
- 精度や収束性が重要なら構造化メッシュの Transfinite Mesh , Extrude_Mesh を使う
- 複雑形状や細かい設定が必要なら Tetrahedral Gmsh を使う
- GUI で直感的に扱えるので初心者にもおすすめ
参考リンク
- PrePoMax & CalculiX - Extruded meshes@Matej Borovinšek：押し出しメッシュ例
- PrePoMax & CalculiX - Transfinite volume meshes@Matej Borovinšek：構造メッシュ例
- PrePoMax & CalculiX - Introduction to advanced meshing@Matej Borovinšek
- 有限要素解析_PrePoMax-FEM_WG_Web 126 押し出しメッシュ@AsuLike 3D-short
- PrePoMax 公式サイト
- Gmsh 公式
- CalculiX
お礼
PrePoMaxを勉強するにあたり、下記サイトを活用させていただいた。
わかりやすい内容、豊富な事例、PrePoMaxの特徴（できる、できないの説明）等、大変参考になった。
PrePoMax使用法解説@Sagittarius_Chiron
ひとこと
誰かに紹介というよりも、自分の備忘用みたいになってしまい、すみません。
今後も初学者として気が付いた点を投稿したいです。