HyperMesh教程

1、Page 1 Altair HyperWorks 10.0 HyperMesh基础培训基础培训 2010年年10月月30 第一讲第一讲 Page 2 Altair HyperWorks总体介绍总体介绍 装配装配 批处理网格批处理网格 数据管理数据管理 碰撞碰撞 绘图绘图 网格网格 多学科优化多学科优化 后处理播放器后处理播放器 后处理后处理 多体求解器多体求解器 多体前处理多体前处理 优化优化 求解器求解器 数值计算数值计算 Page 3 HYPERMESH 简介简介 航空航天：目前的飞机制造，探测器，火箭发射平台的设计，已经离不开 元分析，成为科研发展的必要手段。 汽车行业：有限元已经深透到

2、各个设计环节，从结构到内外饰，到噪音， 到安全，等等。汽车和航天是目前应用有限元最广泛的两个行业。 其他还有建筑抗震，高层抗风，大型水坝，各种家电，手机，小到一个挂 钩，生活中的周围无不接触着有限元。 Page 4 自从有了有限元分析以来，就有了很多划分网格的软件，例 如Anasys，Ansa，HyperMesh，TrueGrid等等。每种软件都有其 响应的长处和短处。相比较而言，HyperMesh因其灵活的可操作 性，广泛的数据接口，越来越多的得到了业内人士的认可，目前已 经成为欧美，日韩乃至中国的主流前处理软件。 Page 5 第一节第一节 HyperMesh操作入门介绍操作入门介绍 一、

3、一、 HyperMesh的用户界面的用户界面 标题区标题区 菜单区菜单区 工具条工具条 图形区图形区 宏菜单及模型导航区宏菜单及模型导航区 模板选择模板选择 状态条状态条 主菜单区主菜单区 Page 6 求解器模板选择求解器模板选择 默认网格模板默认网格模板 自带求解器自带求解器 Page 7 1. HyperMesh的用户界面的用户界面 图形区图形区 状态条状态条 主菜单区主菜单区 宏菜单及模型宏菜单及模型 导航区导航区 工具条工具条 菜单区菜单区标题区标题区 Page 8 2.下拉菜单区下拉菜单区 1.标题区标题区 新建、导入模型无标题显示 打开或者保存或另存显示特定的标题 文件操作文件操

4、作 编辑编辑 工具条定制工具条定制 实体对象集实体对象集 几何几何 网格网格 焊点焊点 材料材料 属性属性 边界条件边界条件 分析分析 工具工具 网格网格morphing 结果后处理结果后处理 曲线曲线 个性化定制个性化定制 应用应用 帮助帮助 调用主菜单区调用主菜单区 Page 9 下拉菜单区下拉菜单区 文件操作文件操作 文件导入导出文件导入导出 练习练习 Page 10 下拉菜单区下拉菜单区 编辑编辑 查找工具查找工具 命令命令 脚本脚本 了解了解 Page 11 下拉菜单区下拉菜单区 工具条定制工具条定制 面板位置面板位置 命令区位置命令区位置 窗口区域切换窗口区域切换 工具条显示控制工

5、具条显示控制 模型导航模型导航 求解导航求解导航(了解了解) 主副模型导航主副模型导航(了解了解) 焊点信息导航焊点信息导航 实体状态导航实体状态导航 实体属性显隐导航实体属性显隐导航 宏菜单宏菜单 Page 12 下拉菜单区下拉菜单区 工具条定制工具条定制 练习练习 标准标准 实体对象集实体对象集 可视性可视性 显示工具显示工具 视图视图 放大缩小移动旋转放大缩小移动旋转 图像图像 检查检查 Page 13 显示控制显示控制: 视图视图: 工具栏工具栏 Pan Center (C) Rotate Left Rotate Right Rotate Up Rotate Down Rotate C

6、lockwise Rotate Counter Clockwise Dynamic Rotate (A) Dynamic Spin (R) 通过在屏幕上抓取一个点并拖拽鼠标实现旋转通过在屏幕上抓取一个点并拖拽鼠标实现旋转 相对于光标位置和屏幕中心进行旋转相对于光标位置和屏幕中心进行旋转 平移模型平移模型 在屏幕上点取一个位置作为模型新的旋转中心在屏幕上点取一个位置作为模型新的旋转中心 沿不同的轴进行旋转沿不同的轴进行旋转 Page 14 HyperMesh的输入设备操作的输入设备操作 鼠标的操作鼠标的操作 鼠标与HyperMesh完全集成，几乎应用与用户输入的每一 个方面。一些操作除了使用鼠标

7、外还要求按键盘的某一个键。 鼠标操作鼠标操作功能功能 左键左键执行选择操作执行选择操作 右键右键在图形区中取消选择实体，中止图形操作在图形区中取消选择实体，中止图形操作 中键中键 在旋转和弧动态运动模式中，拾取模型中的一个点作为新在旋转和弧动态运动模式中，拾取模型中的一个点作为新 的旋转中心。执行面板中命令。的旋转中心。执行面板中命令。 Ctrl+左键左键动态旋转模型动态旋转模型 Ctrl+右键右键平移模型平移模型 Ctrl+中键中键放大图形的一个区域放大图形的一个区域 Ctrl+中键（滚轮）中键（滚轮）放大或缩小模型放大或缩小模型 Page 15 下拉菜单区下拉菜单区 实体对象集实体对象集

8、Page 16 Geom：几何命令宏菜单：几何命令宏菜单 几何工具 网格工具 Tools： Isolate surf：从一个三维模型中提出一个内部或 外部表面层。这个宏只作用于与选定的曲面附在 一起的曲面。其他层和厚度随后被放在一个临时 目录中隐藏。 ThinSolidMidsurf：用一条边找出与之相连的 面，所组成的闭合三维几何，抽取其中面。 Washer：将圆周长放大一定倍数（默认值为 1.5），随后用这条新的圆周线来切分曲面。这 个功能可以帮助在圆孔周围实现更好的网格质量。 1. Adj circ pts：在一条内部线上放置3个额外的固 定点，然后将这些固定点映射到一条同心的线上。 这

9、个功能可以帮助用户生成高质量的网格。 Page 17 QA：网格质量检查命令宏菜单：网格质量检查命令宏菜单 8个按钮可以用来分离出任何不能通过某项单元质量检 查的单元。这些宏只显示那些不合格的单元。 质量报告 Split Warped：处理整个模型，将所有 warpage大于某个设定值的四边形单元沿其 对角线拆分成两个三角形单元 Find Attached：找出所有与当前显示出来的 单元（不合格单元）相连的单元。 Remesh：重新划分选定的单元和与这些单 元相连的1-3层层单元。重新划分不改变当前 的单元大小，不破坏原有的连接，但使用混 合的单元类型。 Smooth：对选定的单元和与这些单元

10、相连 的1-3层单元应用smooth算法提高其质量和 外观。 Find Between：寻找被两个组件同时共享的 单元。 模型检查的 Short Cuts Page 18 Help按钮按钮 进入每个面板或子面板后，按此按钮，可以弹出一个页 面，里面有该面板或子面板的详细使用说明和功能介绍，在 不了解面板时使用是很方便的。 注： Help使用英文说明，至今没有中文翻译版本。 Page 19 键盘的操作键盘的操作 尽管大多数HyperMesh操作使用鼠标，但是用户必须使用键盘输入文件名，组 件名或标题信息，及数字。此外还有一些键盘热键，可以直接操作永久菜单中的视 图操作功能，热键与菜单中的字符相同

11、。用户也可使用上下左右的箭头键旋转模型。 热键操作 B返回到以前操作的视图中 Z缩放视图 P刷新显示 W窗口局部显示 F充满窗口 R旋转 C设定视图中心 T设定视角显示 A弧形旋转 S当鼠标上下移动时动态缩放视图 M关闭菜单项，只显示图形（再按M回到菜单显示） +或-逐步缩放视图 逐步旋转视图 Page 20 HyperMesh的默认快捷键列表的默认快捷键列表 功能键功能键对应菜单对应菜单加加Shift键后的对应菜单键后的对应菜单加加Ctrl键后的对应菜单键后的对应菜单 F1隐藏线（hidden line）颜色（color）打印幻灯片（print slide） F2删除（delete）临时节点

12、（temp nodes）幻灯片文件（slide file） F3替代（replace）边（edges）打印EPS（只对UNIX系统） F4距离（distance）移动（translate）EPS文件 F5隐藏显示（mask）寻找（find）打印B/W EP3文件 F6单元编辑（element edit）分割（split）JPEG文件 F7节点对齐（align node）投影（project） F8创建节点（create node）节点编辑（node edit） F9编辑线（line edit）面编辑（surf edit） F10检查单元（check element）法线（normal） F11

13、几何清理（quick edit）组织（organize） F12自动划分网格（automesh）平滑（smooth） Page 21 第二节第二节HyperMesh 实体类型及模型组织实体类型及模型组织: 几何几何 点点 曲线曲线 曲面曲面 体体 连接（用于建立连接）连接（用于建立连接） 有限元模型有限元模型 节点节点 临时节点（用一个小圆圈表示）临时节点（用一个小圆圈表示） 单元单元 点点 曲线曲线 曲面曲面 节点节点单元单元 临时节点临时节点 实体实体 Page 22 HyperMesh 实体类型实体类型 有限元载荷有限元载荷 载荷（约束，力，压力等）载荷（约束，力，压力等） 约束方程（节

14、点间的数学关系）约束方程（节点间的数学关系） 接触接触 组（定义实体间的接触）组（定义实体间的接触） 接触面（定义接触中作为主面或从节点的一系列实体）接触面（定义接触中作为主面或从节点的一系列实体） 约束约束 力力 压力压力 接触面接触面 Page 23 HyperMesh 实体类型实体类型 多体多体 椭球体椭球体 (定义一个刚体形状) 多体平面多体平面 (定义一个刚体形状) 多体连接多体连接(定义两个刚体之间的连接) 安全性分析安全性分析 传感器传感器(定义一个事件启动开关) 控制体积控制体积 (定义气囊) Page 24 HyperMesh 实体类型实体类型 坐标实体坐标实体 坐标系坐标系

15、（坐标轴） 向量向量 参考实体参考实体 集集（特定类型实体的简单列表） 块块（包含在方盒空间内的实体列表） 一维单元横截面一维单元横截面 梁截面梁截面（用于定义单元属性中的截面属性） 坐标系坐标系 梁截面梁截面 向量向量 Page 25 HyperMesh 实体类型实体类型 绘图绘图 curve曲线(X-Y 数据) plot绘图窗口（带坐标轴的曲线显示） 输出请求输出请求 Loadsteps载荷工况（载荷集的组合 Output blocks输出块输出块 （特定实体的分析输出请求） 标签标签 Titles一曲线标题曲线标题 (给曲线加个标题) Tags实体标贴实体标贴 (给实体指定个名字) T

16、T a a g g s s T T i i t t l l e e s s 有一条曲线的绘图有一条曲线的绘图 Page 26 HyperMesh 实体类型实体类型 Morphing(网格变形网格变形) Handles 控制柄：控制柄：用于在变形过程中控制模型形状 Domains 域：域：用于把模型分成若干区域 (针对基于domain的morphing) Morph volume 变形体积块：通过体积块的变形控制体积块内网格的变形（针对基于 体积块的变形） Morph constraints 变形约束：控制变形过程中的节点运动变形约束：控制变形过程中的节点运动 Symmetries 对称：强制模

17、型在变形过程中的变形对称对称：强制模型在变形过程中的变形对称 Shapes 形状变量：形状变量： 变形保存后的模型状态，可在后续过程中提取使用变形保存后的模型状态，可在后续过程中提取使用 Symmetries Handles DomainsMorph Volume Page 27 HyperMesh 实体类型实体类型 优化优化 Designvars 优化变量：优化过程中可变的量 (例如：厚度) Optiresponses 优化响应：优化过程被测量的值 (例如：冯米赛斯应力) Objectives 目标：取最大（最小）值的响应 。例如：重量 Dobjrefs 目标参照：用于定义minmax/ma

18、xmin优化的目标参考响应 (如: 最小化最大冯米 赛斯应力) Opticonstraints 优化限制 (例如：冯米赛斯应力 Import Geometry 下拉菜单下拉菜单 Toolbar Geometry工具栏工具栏 支持的常用文件格式: Unigraphics (NX2, NX3, NX4, NX5) UG 部件浏览器 导入 *.prt 文件 要求安装UG CATIA (V4 在容差范围内改变边的类型 Filler surf 选择一条曲面的自由边来重建丢失曲面 Delete surf 同 delete面板 (只针对surfaces) Replace point 同 point edit

19、 面板; 移动/保留 point Release point 同 point edit 面板; 必须与曲线关联 Page 44 拓扑修补拓扑修补: 策略策略 通过模型尺寸和缩放系数 确定一个恰当的全局单元尺寸 根据全局单元尺寸确定一个几何清理容差 在 options/geom cleanup、 automesh 和和cleanup面板指定容差面板指定容差 几何清理容差设定了几何清理工具能够合并的最大间隙 容差 15-20% 全局单元尺寸可能导致网格扭曲 在模型各个区域操作过程中可多次改变容差值 使用拓扑显示工具决定哪些部位需要几何清理 使用equivalence 工具尽可能一次合并尽量多的自由

20、边 确保曲面不会发生不希望的退化 使用toggle 工具挨个处理剩余的自由边 如果需要更多控制，使用replace工具 使用find duplicates工具检查重复曲面并删除 使用 filler surface 工具创建缺失曲面 Page 45 Demo + Do-it-yourself Exercise: Importing and Repairing CAD Geometry Page 46 抽中面抽中面: 介绍介绍 对于很多有限元分析, 部件用壳单元表示 厚度用数值来表示, 而不是几何形状 网格通常放在部件的中面上 CAD 几何通常都是一些体, 或者是围成体的一系列面. Midsurf

21、acing 在中间平面位置生成一个面 网格直接划分在该面上 Page 47 抽中面抽中面: 工具工具 中面可以使用中面可以使用geom/ midsurface 面板得到面板得到 Auto Midsurface 从一组封闭曲面或实体自动抽取中面从一组封闭曲面或实体自动抽取中面 有时在缺失曲面的情况下也能工作有时在缺失曲面的情况下也能工作 缺失的曲面数量越多，结果越不可靠缺失的曲面数量越多，结果越不可靠 Surface Pair 根据选择的两个曲面得到一个中面根据选择的两个曲面得到一个中面 Page 48 抽中面抽中面: 工具工具 中面抽取后可以用midsurface面板中的工具进行修改 Quic

22、k Edit 通过修改曲面定点位置修补中面 Assign Target quick edit的扩展, 操作方法类似 Replace Edge 通过合并曲面的边来填充间隙和细长条（slivers ） 同 edge edit 面板 Extend Surface 延伸两曲面（如：筋板）直到相交 View Thickness 使用从两个曲面定点延伸出来的白线查看中面的厚度（鼠标查询处） Page 49 抽中面抽中面: 流程和策略流程和策略 得到一个封闭的面组或一个体 Midsurface : auto midsurface 要求一个封闭的体 如果需要，使用拓扑修理工具 对于复杂的部件,可以尝试 def

23、eature 一些定义体的曲面 对于简单的零件 create / solid可能会得到一个更好的结果 用用midsurface面板生成中面 : auto midsurface 需要更多控制时使用surface pair 子面板 使用midsurface : editing tools 调整中面 察看中面并用中面编辑功能修正错误 一般使用 quick edit Page 50 Do-it-yourself Exercise: Generating a Midsurface Page 51 Defeaturing: What is it? 根据分析要求, 某些几何上的细节可以忽略. 这依赖于: 部

24、件中装配中的重要性 特征相对于分析关键区域的位置 特征的尺寸 vs. 网格的平均尺寸 Defeaturing ：移除部件中的细节使部件形状更简单 Surface fillet Pinholes Edge fillets Page 52 Defeaturing: 工具工具 Geom/Defeature 面板 Pinholes:在曲面上查找封闭的自由边（孔） 填掉小孔 在中心位置生成一个 fixed point Surf Fillets:查找作为其他曲面的圆角的曲面 延伸响应曲面去处圆角 Edge fillets:在曲面上查找圆角 将圆角转化为直角 Duplicates:查找并删除重复曲面 Sym

25、metry:在单个 component查找对称曲面 删除曲面或将曲面放入不同的components Page 53 Do-it-yourself Exercise: Removing details from a Midsurface Model Page 54 拓扑细化拓扑细化: What is it? “Topology refinement” 是指通过修改拓扑得到质量更高的网格 与defeaturing不同, 它通常不改变零件外形 CAD几何常常会有影响网格质量的拓扑细节 曲面曲率变化的地方就会存在Edges 平坦广顺的区域也会被切成几个面 Automesher会在存在edge的地方强制

26、沿着edge放置节点，在存在固定点的地方必须放置结 点 这将产生长度很小或角度很小或长宽比很大的单元，具体情况和几何形状有关 CAD几何曲面有时也会有复杂的外形 在高度复杂的形状难以得到高质量的网格 在曲面上增加edges将曲面切成更容易划分的小区域 在需要有节点的地方增加固定点可以更好地控制网格 Page 55 拓扑细化拓扑细化: 例子例子 抑制边 增加边 移除 固定点 增加 固定点 合并 固定点 AfterBefore Page 56 拓扑细化拓扑细化: 工具工具 Edge edit Toggle 选择一条共享边并抑制 (Un)Suppress 一次选择多条共享边并抑制 Point edi

27、t Add 增加固定点 以控制网格模式 沿着edges增加固定点以控制节点分布 Suppress 去除不想要的 固定点 Replace 在同一个地方合并两个固定点 Project 将固定点投影到邻近的edge 需要的两个edges之间对齐网格的时候有用 Surface edit 包含通过切割surfaces增加edges的所有功能 增加edges有助于在一个大的区域控制网格模式 Trim with nodes 用node 切割 surfaces Trim with lines 用 lines 切割 surfaces Trim with surfs/plane 用其它 surfaces 或定义一

28、个 plane 切割 surfaces Page 57 拓扑细化拓扑细化: 工具工具 Quick edit 包含其它面板中已有的很多工具 主要是只需少量用户输入的快速编辑工具 Split surf-node: 通过两个nodes之间的一条直线增加一个edge或切割一个surface Split surf-line:通过一个node和一条edge之间的垂线增加一个edge或切割一个surface . Washer split 沿着孔在曲面上生成一圈圆边 沿着孔边生成一圈全四边形网格时很有用 Toggle 同 edge edit 面板 Remove Point 删除选择的 fixed point

29、Page 58 拓扑细化拓扑细化: 工具工具 Quick edit, 继续 Replace point 同 point edit 面板 Add/remove point : point 通过选择位置创建一个新的 Add point: line 沿着edge创建用户指定个数的 固定点 along the selected edge Project point 同 edge edit 面板 Page 59 拓扑细化拓扑细化: 技巧技巧 划分部件网格 眼观部件查找是否有糟糕的网格模式 使用单元检查功能查找单元质量较差的部位 Check elems 面板, QI 面板等 使用 edge edit :(

30、un)suppress 抑制edges 使用不同的法向角度设置使得一次可以抑制尽可能多的 有时先抑制所有edges然后对需要的edges进行会更方便 在增加固定点之前先将原先的抑制掉 尽量抑制掉不需要的固定点 经验之谈：经验之谈： 没有固定的流程可供遵循，孰能生巧！ Page 60 Do-it-yourself Exercise: Refining Topology to Achieve a Quality Mesh Page 61 第四节第四节: Shell Meshing Automeshing Checking and Editing Mesh Page 62 Automeshing:

31、What is it? automesh面板在已有曲面上创建网格面板在已有曲面上创建网格 可以快速生成网格 大部分从CAD软件导入的部件都是以曲面（或者实体）的形式存在的 Automesh 允许一次对多个曲面进行划分 曲面正确连接则网格也会正确连接 Page 63 Automeshing: What is “topology”?什么是拓扑？什么是拓扑？ 拓扑是部件内每个曲面与其相邻曲面的连接方式 曲面的连接关系是由edges控制的 如果edge与多个曲面相连，则认为这些曲面是相连的 曲面的edges根据连接曲面的个数进行归类、命名并以不同颜色显示 Free edge (red)自由边（红色）自由边（红色） 只与一个曲面相连 曲面之间有自由边表示曲面在这里是不 共边的 Shared edge (green) 共享边（绿色）共享边（绿色） 与两个曲面相连 被连的两个曲面共边 Suppressed edge (blue) 相当于把曲面进行合并 T-junction edge (ye