HyperMesh10.0基础培训教程

./第一章Hypermesh入门首先我们要了解什么是mesh,简单的说mesh就是网格的划分。有过有限元分析背景的人都知道,做有限元分析首先第一步工作就是建模,就是把分析对象按照一定的尺寸、比例划分成相互连接、不间断的网格单元,成为一个可以计算的力学模型,这是进行有限元计算的基础。其划分的结果对于以后计算的结果将产成直接的影响,或者说mesh是保证有限元分析结果准确的重要条件。下面我就最简单的分析对象——金属壳体,向大家讲述怎样进行一个物体的mesh。我们所用软件是HyperMesh,它对于有限元的前处理和后处理都具有比较强大功能。第一节HyperMesh10.0安装方法1、按正常步骤安装完后,将虚拟盘下的MAGNiTUDE里面的License文件考到安装目录下"C:\hw10.0\security"下;2、编辑License文件,将this_host替换为电脑名保存。修改第二行的文件路径例如C:\hw10.0\security\win32\altair_lm.exe保存。3、将安装包里面的"\MAGNiTUDE\Altair\hw10.0\security\win32"下的两个文件"altair_lm.exe,lmgrd.exe"考到对应的安装目录如"C:\Altair\hw10.0\security\win32"下。4、将修改后的文件altair_lic.dat拷贝到安装文件"\hw10.0\security\win32"下,将文件格式改为altair_lic.log;5、运行License管理器,建立Hyperworks的许可证。具体操作：点C:\hw10.0\security\win32目录下的lmtools.exe,选择configservices选项卡:a:Pathtolmgrd.exefile指C:\hw10.0\security\win32\lmgrd.exe;b:Pathtolicensefile指向C:\hw10.0\security\ALTAIR_LIC.DAT;c:Pathtodebuglogfile指向C:\hw10.0\security\win32\altair_lic.log66、接着选择Start/Stop/Reread选项卡,点击StartServer,提示ServerStartSuccessful就OK了！第二节软件环境首先,我们要了解工作的目标,即最终要把一个金属壳体处理成怎样的网格。打开练习一,这个文件中已经包含geom和放到中面的elems。我们现在要搞清的第一概念就是geom和elems的区别。Geom即为几何体,是我们分析对象的真实模型,实际物体的三维表现形式；elems即为网格单元,是我们分析对象的力学模型,是对实际物体的一种近似模拟,是把实际物体转换成可计算的力学和数学模型,它不是简单的线和面,是带有数据的线和面。在HyperMesh中,我们把geom和elems统称为comps,comps可以理解为图层,这里的图层和CAD的图层的概念不同。这里comps是以后赋予模型材料和几何性质的一个最小单元,或者说对于不同材料性质和不同几何性质的elems要处于不同的comps中。每个comps都会有个名字,所以同一个名字的comps包含两个部分,即XXX〔名字geom和XXX〔名字elems。当然几何体和力学模型是两个完全独立的部分,所以两者完全可以放在不同的comps中的,对于图层名字的管理我们在下一章再做详细说明。对于一个金属壳体,我们知道金属板是具有均有厚度的,即在三维上它总是有个方向上是保持不变的,这样我们就可以用比较简单的二维单元来描述金属壳体,这个二维单元我们称壳体单元。我们把这个壳体单元赋予它真实模型的厚度〔几何性质和材料性质,并且把这层壳体单元放到金属壳体的中面上去,即完成了我们建模的任务。这就是对金属壳体的力学模型的建立过程,简单的说,就是对于金属壳体的中面用一层带有厚度和材料性质的网格单元来描述。把单元放到中面在HyperMesh中是一个非常简单的命令,我会在以后想大家讲述。对于金属壳体来说,中面和上下表面是类似的,或者说基本一致。这样我们对于金属壳体来说,首先要做的是对于上表面或下表面进行网格划分,以后我们还要谈到选择上表面和选择下表面的细微不同,这里我先认为它是相同的。就练习一,我针对怎样进行一个表面的网格划分来让大家熟悉这个软件的命令。窗口下方是主菜单,共分7类,分别是Geom、1D、2D、3D、BCs、Tool、Post,每一类中有一些重复的比较经常使用的命令。Geom:主要是对模型的修改和操作。1D:主要是对线单元的修改和操作。2D:是对品面单元的修改和操作。3D:是对固体单元的修改和操作。Analysis:边界条件。Tool:使用的方法。Post:后处理的命令。窗口右下方是对视图进行操作的一些命令,这些命令有快捷键。窗口右上方是灯光效果,对于mesh本身不很重要。窗口右侧是视图种类的选择。第三节HyperMesh软件的基本操作在HyperMesh中所有操作和命令都可以通过点击命令面板中的按钮实现,而通过键盘与鼠标的组合可以方便快捷的实现一些基本操作。熟练掌握以下介绍的这些操作可以在工作中节省很多时间。一、模型的旋转与移动鼠标操作功能左键执行选择操作右键在图形区中取消选择实体,中止图形操作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的旋转中心。执行面板中命令。Ctrl+左键动态旋转模型Ctrl+右键平移模型Ctrl+中键放大图形的一个区域Ctrl+中键〔滚轮放大或缩小模型二、键盘热键热键操作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↑←↓→逐步旋转视图三、快捷键功能键对应菜单加Shift键后的对应菜单加Ctrl键后的对应菜单F1隐藏线〔hiddenline颜色〔color打印幻灯片〔printslideF2删除〔delete临时节点〔tempnodes幻灯片文件〔slidefileF3替代〔replace边〔edges打印EPS〔只对UNIX系统F4距离〔distance移动〔translateEPS文件F5隐藏显示〔mask寻找〔find打印B/WEP3文件F6单元编辑〔elementedit分割〔splitJPEG文件F7节点对齐〔alignnode投影〔projectF8创建节点〔createnode节点编辑〔nodeeditF9编辑线〔lineedit面编辑〔surfeditF10检查单元〔checkelement法线〔normalF11几何清理〔quickedit组织〔organizeF12自动划分网格〔automesh平滑〔smooth在这里有一点需要说明的是,用快捷打开的命令在转变模型视图的时候会自动退出,有些情况下我们需要在一个命令完成前变换视图方式,在这种情况下就需要在命令面板中通过点击命令按钮来打开命令,而不能用快捷键打开。如在用automesh命令时,我们有时需要通过0-D与3-D转换来方便对所mesh面的选取。这时如果我们用快捷键F12打开automesh命令,在3-D选取面后转换0-D时命令就会自动退出,这样我们刚才选取面的工作就浪费了。而通过点击命令按钮来打开的命令就不存在的问题,并且我们可以在这个命令上面叠加一个快捷键打开的命令,而从面板打开的命令仍然可以保持原来的设置。也就是说,通过点击命令按钮来打开的命令只要不点return退出,我们对这个命令做的设置〔如方向点,选取的单元都会保持不变。我们也可以利用这个特性方便我们的工作,在稍后的调节单元质量章节我们就会用这个特性方便我们工作。读者朋友可以在今后的工作中灵活的运用此特性。第四节主要面板的功能介绍Geom界面功能：选项中文名称功能解释nodes节点Nodeedit节点编辑在一个平面上关联、移动或放置节点Tempnodes临时节点增加或去掉临时节点distance距离查询节点之间的距离和角度lines线通过拾取节点创建线Lineedit线编辑组合线,在一个点、交点、线或平面处分割线,或对线进行平滑处理circles圆创建圆或圆弧length长度确定一组已选择线的长度surfacesSurfaceedit曲面编辑用线或曲面剪切曲面、分割面上的边、从曲面边创建线和去除剪切线defeature除掉特征去除曲面特征midsurfacesolidsSolideditprimitivesQuickeditEdgeeditPointeditautocleanup几何清理包工具帮助准备划分网格的曲面几何2．1D的界面功能：选项中文名称功能解释masses质量创建和更新质量单元bars梁单元创建或更新bar2或bar3单元rods杆单元创建或更新杆单元rigids刚性单元创建或更新刚性或刚性连接单元Rbe3RBE3单元创建或更新RBE3单元springs弹簧单元创建或更新弹簧单元gaps间隙创建、查看或更新间隙单元connecters集合器创建组合数据在一起的组件Spotweld点焊单元创建或更新点焊单元HyperbeamHyper梁在进入Hyper梁模式之前定义梁截面特性Linemesh线网格在节点之间或沿着一条线创建一维单元Linear1d线性一维创建一维单元绘图单元vectors向量创建或更改向量Systems坐标系统创建局部坐标系统Editelement编辑单元创建、组合和分割单元spilt分割将单元分割成指定的模式replace替代等效节点detach分离从连接单元中分离单元Orderchange改变阶次改变单元的阶次〔一阶和二阶单元的切换Configedit配置编辑改变已有单元的配置Elemtypes单元类型选择和改变已有的单元模型3．2D界面功能：选项中文名称功能解释planes平面通过平面上的线创建一个平面或网格cones圆锥创建圆锥、圆柱曲面和网格spheres球面创建球面或网格torus圆环创建环面或网格ruled规则通过不连在一起的节点或线创建一个平面或网格spline样条通过样条线创建曲面或网格skin蒙皮通过一系列线创建一个平面或网格drag拖动通过拖动节点、线或单元创建一个曲面或网格spin旋转通过沿着一个向量旋转节点、线或单元创建一个曲面或网格Linedrag线拖动通过沿着一条线拖动节点、线或单元创建一个曲面或网格Elemoffset单元偏置基于板单元或壳体单元,通过在板壳单元法线方向的偏置,创建实体单元、多层板单元或壳体单元connectersHyperLaminateautomesh自动网格在曲面上交互式或自动划分网格Shrinkwrapsmooth光滑提高曲面上网格的质量QualityindexElemcleanup4、3D界面功能选项中文名称功能解释Solidmap实体映射通过定义原始面、目标面和引导面而创建实体Linearsolid线性实体在平面单元的两个组之间创建实体单元Solidmesh实体网格在由边线定义的实体内创建实体网格drag拖动通过拖动节点、线或单元创建一个曲面或网格spin旋转通过沿着一个向量旋转节点、线或单元创建一个曲面或网格Linedrag线拖动通过沿着一条线拖动节点、线或单元创建一个曲面或网格Elemoffset单元偏置基于板单元或壳体单元,通过在板壳单元法线方向的偏置,创建实体单元、多层板单元或壳体单元teramesh四面体格自动划分填充封闭曲面围成的实体生成一阶或二阶四面体实体单元5、Analysis界面功能选项中文名称功能解释Loadtypes载荷类型为新模型选择载荷器类型或更改在模板文件中已有的载荷类型Constraints约束创建或更改约束或节点上的强迫位移Equations方程创建、观看和更改方程forces力创建或修改力moments力矩创建或更改力矩pressures压力创建或更改压力temperature温度创建或更改温度flux流量创建或更新节点流量载荷LoadongeomInterfaces界面创建和修改界面定义接触或滑移面Entitysets实体设置创建一批节点或单元blocks快创建或修改快实体contactsurfs约束面创建或修改接触面实体ControlcardsOutputblock输出块创建和更新输出请求中使用的模块Loadsteps载荷步创建和更新载荷集合器集合safety安全性Solver求解器允许用户在hypermesh内运行一个外部程序或指定并运行一个求解器6、Tool界面功能选项中文名称功能解释assemblies装配创建组件集合organize管理在组件之间移动或复制实体color颜色修改集合器的颜色特性rename重新命名改变集合器的名称reorder重新定义阶次改变数据库中的已命名实体的阶次convert转换在不同求解器之间转换数据Buildmenu创建菜单重新定义hypermesh菜单系统的风格Find寻找在数据库中寻找实体〔编号mask隐藏从显示的图形中隐藏实体delete删除从数据库中删除数据translate移动沿一个向量移动实体rotate旋转关于一个向量旋转scale缩放更改实体的尺寸reflect映射关于一个平面映射project投影投影实体到一个平面、向量或曲面上position定位通过选择节点定位实体permute序列改变转换实体的x、y、z轴数据Checkelems检查单元检查单元质量,检查翘曲〔wrap、长宽比<aspect>、扭曲度<skew>、夹角<angles>、长度<length>、雅可比<jacobian>、连接关系<connectivity>和重复单元<duplicates>edges边寻找自由边和边上的等效节点faces面发现实体单元自由面和等效节点features特征提供一个显示工具以观看复杂模型的边normals法线方向显示单元或曲面的法线方向dependency依属寻找有多个自由度〔DOF约束的节点penetration穿透为初始穿透问题检查组设置numbers编号显示实体的编号renumber重新编号实体重新编号Count统计统计数据库中的实体Masscalc质量计算获得选择单元或曲面的质量、面积和体积Tags命名为实体命名HypermorphShape形状形状面板允许用户进行形状优化7、Post界面功能选项中文名称功能解释Hiddenline消隐创建单元消隐和着色显示图形contour云图创建结果的云图Vectorplot绘向量图从向量结果中绘出向量图fatigue疲劳允许用户从有限元分析中写应力、应变结果到一个外部文件中,此文件可以用来在一个支持的疲劳分析求解器中建立疲劳分析deformed变形在位移结果基础上创建变形图transient瞬态结果从瞬态分析结果中创建动画replay重新显示重新显示以前保存的动画序列XyplotsXY绘图创建新的单个或多个图,并允许选择曲线包含在图中Titles标题创建和编辑屏幕标题Summary总结创建单元、载荷和特性的总结Applyresult施加结果施加结果分析数据到模型中的实体上updates8.其他重要控制面板命令在整个hypermesh界面的右下角,有一个控制面板,其中一些是模型的旋转、缩放的命令,十分容易理解,这里不作赘述,我们重点需要介绍的是disply、global和option这几个命令。a.快捷键D即display在这个命令中可以控制模型操作的显示与否。上图显示即disply命令面板,图中左侧的是可选择的操作对象,名字前面的方框中打勾的操作对象就可以显示在主操作面板中,通过鼠标左键选择,右键取消。图中右侧有一些控制命令,none为全部关掉,all为全部打开,reverse是反选。点击comp前面的箭头,会出现一些选项,这些都是可以显示在主面板中的选项,不过我们在做建模工作时一般不需要。点击elems前面的双箭头,可以在element和geometry之间切换,在建模工作时经常需要切换。b.快捷键G即global命令中可以控制模型操作的显示与否。选项解释Templatefile选择与分析软件的接口模板Resultsfilecomponent选择当前的编辑层systcol选择当前编辑的坐标系Loadcol选择当前编辑的荷载层c.快捷键O即Option命令中可以控制模型操作的显示与否。软件中的一些选项,基本保持默认设置即可,对操作没有太多的影响。根据我们的经验,最好不要选取modeling中的fixpoints,将bitmapanimation和viewacceleration都设置为none。这样会提高显示效果,减少占用电脑资源。第五节操作对象的选取我们在做建模工作时,必然要选取操作对象,如点、单元、几何模型的表面等,当然我们可以用鼠标左键一个一个点击选取,但是这样做费时费力,hypermesh为我们提供了多种更加方便的选取方式,灵活的运用这些选取方式,并配合我们后面介绍的一些命令及其特点,可以方便的完成很多工作。下面我为大家一一介绍。打开任何一个命令,如automesh,在标有element的黄色区域内点击鼠标左键,会出现一个复选框,这些都是选择单元的一些方法,我们称之为选择菜单。1、Bywindow:可以通过鼠标左键定义一个选择区域,在这个区域内的单元都会被选中。这里有一个小敲门,hypermesh可以记住上一次定义的框选区域,甚至是在不同的命令中,所以我们如果要选择一个区域,但要以另一个层为参考时,可以打开参考层进行框选,而后用disp命令关掉参考层,再进行选择,这样就可以选中我们所需要层的单元而不选择参考层的单元。但要注意不要转动或移动模型的位置。Bywindow还有一个功能就是将选择好的对象去除,选好需要去除的对象区域后点击rejectentities即可。2、Displayed：当前显示的所有单元。3、All：模型中的所有单元。4、Reverse：在所有显示的单元中反选。5、Bycollector；选择某一层中的所有单元。6、Onplane:选择某一平面内的所有单元。7、Retrieve:调出存储的单元。8、Save：存储选择好的单元。9、Byid:通过单元的ID号选择。10、Byassems:选择一个assembly中的单元。11、Bygroup:选择接触类型的单元。12、Duplicate:复制所选择的单元。13、Byconfig：通过单元类型选择单元。14、Byset:选择某一set包含的单元。15、Bysurface:选择某一面上的单元。16、Byadjacent:选择制定单元周围的单元。17、Byattached:选择与指定单元相连的单元。18、Byface:选择与指定单元为同一面的单元。在option命令中modeling的featureangle选项可以改变选择的单元区域。第六节子面板介绍1、子面板*在左边选择相应的项进入子面板*面板一般从左到右依次进行操作*例如：Project/toplane子面板2、一些子面板以列方式组织*每一列表示一种不同的操作方法*从上到下完成列的操作*例如:surfaceedit:trimwithsurfs/plane子面板3、子面板控制*Switches–转换开关Allowsachoiceofseveraloptionsvisapop-upmenu*Toggles–双向转换开关Allowsachoicebetween2optionsNopop-up;buttonlabelsimplychangesTextinputfields–文本输入OperateliketextfieldsinmostprogramsCanuseCtrl+CandCtrl+VtocopyandpastebetweenfieldsDoubleclickingonatextfieldthatrequiresnumbersaccessesthecalculatorUses"reversenotation"Example:1+1=24、快速窗口选择使用窗口选择Shift+鼠标*左键=选择*右键=取消*Leftclick–changewindowshape–Shift+左键左键–RectangleInside–RectangleOutside–PolygonInside–PolygonOutside*Entitiesareselectedwhenmousebuttonisreleased5、平面和法相的定义*Planescanbeselectedfromavector<normaltothevector>*Directionscanbeselectedfromaplane<normaltotheplane>6、N1,N2,N3用节点来定义方向或平面*2点定义矢量方向<onlyN1andN2>*3点定义平面或平面法向<N1,N2,andN3>,按右手法则7、执行命令执行按钮*Greenbuttononrighthandsideofthepanel*Executethe<sub->panel’sfunctionality快速执行*直接点击中键可以执行命令*Alwaystheactionbuttonatthetopofthelist*ReducesmousetravelneededtoperformfunctionsReject*"Localundo"–Resetsthemodeltothestatebeforethe*actionwasexectuted*NotavailableafterreturningoutofapanelReturn*Exitsthepaneltothemenufromwhichthepanelwasaccessed8、练习第二章创建模型HyperMesh作为高性能的有限元分析软件的前后处理软件,大大缩减了CAE的时间及成本。HyperMesh使用户通过图形互交界面方便地读取CAD模型或创建几何模型、创建有限元模型、设置模型参数等,把工程分析人员从繁琐的数据准备工作中解脱出来。本章主要介绍如何使用HperMesh创建有限元模型。第一节建模流程下图所示为使用HyperMesh建模的主要流程。读入文件几何清理设置模版读入文件几何清理设置模版建立材料集合器生成2D网格生成组建建立材料集合器生成2D网格生成组建创建载荷集合器生成3D网格清理几何创建载荷集合器生成3D网格清理几何添加载荷设置计算参数建立载荷工况添加载荷设置计算参数建立载荷工况利用HM进行处理求解器输出有限元文件利用HM进行处理求解器输出有限元文件第二节实体模型第三节创建集合器有限元模型内需要输入不同类型的数据,HM将所有实体数据都存储在集合器中,基于特定的模版,每个集合器都会用一个词条或者一个卡片信息来定义自身的属性。HM用词条或卡片信息的定义来完成从模型到外部分析代码的转换。如下图所示,HM将数据存放在被称为集合器的结构内,几何器具有不同的类型,不同数据类型存放在不同的集合器内。组件组件材料集合器载荷集合器特性集合器一、创建和编辑组件集<ComponentCollectors>1.在任何菜单页面上选择collectors面板。2.选择create子面板,创建component3.点击compname=并输入A。4.单击color,选择想要的颜色5.单击creationmethod下面的按钮：*如果不需要对卡片赋值,就选择nocardimage项。*选择cardimage,然后单击cardimage=,从菜单中选择卡片。*选择sameas,然后单击sameas=,从现有的集合器中选择类型和卡*片性喜至要复制的集合器。6.点击property=并选择创建好的材料属性。7.点击create。8.点击return。二、创建材料集<MaterialCollectors>1.在任何菜单页面上选择Materials面板。2.选择create子面板。3.点击matname=并输入steel。4.单击color,选择想要的颜色5.type选择ALL6.将creationmethod:设置为cardimage=。7.点击cardimage=并选择ABAQUS_MATERIAL。8.点击create/edit。这一步就将ABAQUS_MATERIAL这个cardimage赋给了这个新材料steel。如果某个块里没有值,表示当前相应的项是关闭的。只要点击其标题就可以打开。如果要在这个cardimage中为一个块输入一个值,点击相应的资料区域,然后输入数位。9、勾选Density,在输入区内输入7.8E-9〔t/mm310.勾选Elastic,点击E<1>,在输入区输入2.0e5〔Mpa,点击NU〔1,单击输入区并输入0.20。11.点击return。三、创建载荷集<LoadCollectors>1.从任何菜单页面选择collectors面板。2.选择create子面板。3.将collectortype设置为loadcollectors。4.点击name=并输入constraints。5.将creationmethod设置为nocardimage。6.点击color,并选择一个颜色。7.点击create。8.点击return。四、创建约束1.在BCs页面上选择constraints面板。2.选择create子面板。3.点击需要约束的nodes。4.点击size=并输入10。5.约束这些点需要约束的自由度<dof>1、2、3、4、5、6。6.点击create就约束了选中的节点。7.点击return。Hypermesh中模型是通过"collectors"组织的,Collectors分为很多类,大部分hypermesh实体必须被放置在某个collector中,每种类型collector放置指定类型的一种或几种实体,一个实体只能属于一个给定类型的collector,例如：一个单元只能放在一个component中,可以创建多个同一类型的collector,同一个collector中的实体具有相同颜色,可以按照用户的需要进行组织第四节创建几何数据如果不能从CAD中获得几何图形,则可以通过使用线面生成器来完成几何图形的创建,在这个过程中使用的面板如下表所示创建几何图形所使用的面板面板名称中文名称面板名称中文名称Circles圆Skin外表面Cones圆锥Spheres椭球Nodes创建节点Spin旋转Defeature表面特征Spline曲线Drag拖动Surfaceedit面编辑Fillets倒角Tangents相切Autocleanup几何清理Torus圆环面Intersect交叉Lines线Linedrag线移动Planes平面Lineedit线编辑Ruled蒙皮一、临时节点一个历史的节点表包含了没有附在单元上的节点,要防止他们被HM数据管理自动移走〔除了一些面板自动清除几何节点外,即edges、faces、editelements。在后续的建模过程中,很可能要多次使用这样的临时节点。临时节点面板允许修改临时节点列表。在tempnodes面板中有3个功能临时节点面板的功能功能中文名称内容Add添加添加所选的单个节点到临时节点列表中Clear清除从临时节点列表中移动到所选的单个节点clearall全部清除从数据库中移走所有的临时节点二、创建面HM支持4中三维面〔NURBS是一个参数面,它们包括平面、圆柱面、锥面、椭圆面和圆环面创建NURBS曲面的方法很多,包括ruled、skin和spline面板。Drag、spin和linedrag面板业可以通过在空间移动线来创建分析和NURBS去买呢。用线很容易创建面,列入,一个圆可以通过使用drag面板来形成一个圆柱面。三、选取面和编辑面选取面的最简单方法就是选取组成表面的边缘线。如果几个面共有同拥有一个边,可以选取其中的任何一条,然后单击并移动鼠标,所选表面会变为高亮,当所选表面改变颜色后释放鼠标。每个HM面都包含一个或者多个面,在使用网格划分工具前最好还是将多个卖弄组合成一个ia,这样就会使得所有的面在同一时间得到划分。如果在生成网格之前需要改变面,则可以用surfaceedit面板修改面几何。使用surfaceedit面板的trimwithline子面板,用来修剪一个面时,必须选择面、线和一个方向矢量,线与面相交且沿着所确定的矢量方向移动来完成对面的修剪,如果线不予面相交,面就不会被修剪。第五节创建单元在创建或者获得几何数据后,就可以直接在几何图形上创建单元。本节将描述单元类型并说明哪一种面板可以来选用来创建如下单元：1D单元、2D单元、3D单元。一.1D单元1D单元在HM中包括bar2、bar3、rigid等,如下表列出一位单元的存储能力和用途。1D单元创建面板位于默认主菜单的1D面板下,plot单元在elementedit、linemesh、elemoffsetedges或features面板中生成。二.2D单元2D单元在HM中包括3节点三角形、4节点四边形、六节点三角形和8节点四边形单元,这些二维单元可以从表中任一面板中生成2D单元面板2D单元面板中文名称内容planes平面通过平面上的线创建一个平面或网格cones圆锥创建圆锥、圆柱曲面和网格spheres球面创建球面或网格torus圆环创建环面或网格ruled规则通过不连在一起的节点或线创建一个平面或网格spline样条通过样条线创建曲面或网格skin蒙皮通过一系列线创建一个平面或网格drag拖动通过拖动节点、线或单元创建一个曲面或网格spin旋转通过沿着一个向量旋转节点、线或单元创建一个曲面或网格Linedrag线拖动通过沿着一条线拖动节点、线或单元创建一个曲面或网格Elemoffset单元偏置基于板单元或壳体单元,通过在板壳单元法线方向的偏置,创建实体单元、多层板单元或壳体单元三.3D单元3D单元在HM中包括4节点和10节点四面体单元、6或15节点五面体单元、8或20节点六面体单元,四面体单元可以在tetramesh面板或单元面板面板中通过手工来完成。五面体和六面体可以通过表所示面板来完成。3D单元面板3D单元面板中文名称内容Drag拖动沿着矢量拖动一组二维单元生成体单元Editelement编辑单元手工建立Linedrag线拖动沿着一条线拖动一组二维单元生成体单元Linearsolids线性实体在两个二维单元之间生成体单元Solidmap实体映射在节点、线和面间生成体单元Solidmesh实体网格在可变数量的线之间生成体单元Elemoffset单元偏移沿着面法线偏移一组单元生成体单元Spin旋转沿着轴矢量旋转二维单元生成体单元Split分割分割六面体单元Tetramesh四面体网格在由三角形单元围成的封闭实体内自动生成四面体单元第三章几何清理第一节几何导入一、导入几何:*Files>Import>Geometry下拉菜单*Toolbar>>Geometry工具栏二、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&V5>*导入*.model文件*导入V5文件要求有CATIAV5license*Pro/ENGINEER<Wildfire2.0&3.0>*导入*.prt和*.asm文件*IGES*导入*.igs/*.iges文件*STEP*导入*.stp文件三、曲面定义第二节拓扑关系介绍一、拓扑是部件上邻近曲面间的连接关系*曲面连接关系是由曲面的边控制的；*如果曲面的边与1个以上的曲面相连,我们认为这些全面是相连的*曲面边界的分类、命名、显示颜色是由它关联的曲面数量决定的。二、拓扑显示模式是以下一些面板的默认显示模式surfaceedit,quickedit,pointedit,edgeedit,autocleanup,和automesh也可以从下面的选项中选择几何显示类型三、Toolbar>>该按钮控制:*自由边、共享边、T型连接和抑制边的可见性*固定点显示控制*曲面的透明程度四、拓扑关系修补HyperMesh会在导入过程中进行适当的几何修补,一些类型的几何包含面连接关系的信息,这些信息有助于hypermesh进行几何清理。如Catia,UG,ProE等软件生成的几何文件,通常导入的几何是一个已经经过适当清理的几何,拓扑修补就是修正面与面之间的连接关系错误,可能的错误包括:*相邻面未连接*重复曲面*缺失曲面拓扑修补的目标:还原几何数据到部件的实际状态五、拓扑修补一般流程如下:*判断部件的理想曲面连接应该是怎样的*观察当前拓扑显示的颜色<自由边、共享边、T型连接>*找出造成当前拓扑显示颜色的原因*使用hypermesh提供的工具快速有效地将连接关系还原到其应有的状态"Topologyrefinement"是更改几何的拓扑关系以得到高质量的网格,不象defeaturing功能,它并没有改变部件的几何形状,CAD几何具有更详细的拓扑关系,这些会影响网格划分的质量,只要几何曲率发生变化,CAD就会创建边界Edges,即使在一些光顺的区域把几何也分成了很多面。Automesh会沿着边界上强制产生节点。这样会导致很差的单元尺寸,角度,翘曲,长宽比等等,CAD几何经常会具有复杂的轮廓几何,高复杂的几何形状要得到高质量的网格比较困难；把复杂的几何切割成小的,简洁的规则的几何后,更容易划分网格；在一些必要的地方添加一些硬点,可以更好的控制节点的分布典型的处理方法：七、拓扑关系修改工具1、edgeedit面板*equivalence一次可以合并很多边界〔自动–按给定的条件查找曲面上的一对自由边界,并合成成共享边；*toggle一次合并一条边界〔手工–鼠标左键点击自由边可以变成共享边,点击共享边可以变成压缩边–鼠标右键点击共享边可以变成自由边,点击压缩边可以变成共享边*Replace一条边替代另一条〔也是合并成一条–合并两条带有一定间隙的自由边成一条共享边；–可以控制哪条边界保留,哪条边界移动；2、QuickEdit面板〔F11QuickEdit面板主要从其他面板集成来的面板,目的是减少用户输入及加快编辑速度。Splitsurf-node–通过节点划分面Splitsurf-line–通过节点形成线划分面Washersplit–Unsplitsurf–移除/删除在hypermesh中切割曲面产生的边Toggleedge–同edgeedit面板,在容差范围内改变边的类型Fillersurf–选择一条曲面的自由边来重建丢失曲面Deletesurf–同delete面板<只针对surfaces>Adjust/setdensity–Replacepoint–同pointedit面板,移动/保留pointAdd/removepoint–通过选择位置创建一个新的Addpointonline–沿着edge创建用户指定个数的固定点Releasepoint–同pointedit面板,必须与曲线关联Projectpoint–同edgeedit面板trimintersect–与edgefillets类似,只是让用户手工来指出哪儿需要完成该操作。3、Defeature面板这个命令最常用的功能是消除导角,在一些模型,特别是塑料件的模型中会有一些导角,但是有时这些导角的特征太小难以描述,根据分析的不同要求,一些特别的几何细节可以被忽略掉,以使几何形状更简洁以使几何形状更简洁,这主要依赖：*该部件在整个装配体中的重要程度；*该特征是否位于分析所在敏感的区域中；*该特征的大小与单元尺寸的对比,是否可以被忽略是否可以被忽略。Pinholes-在一个曲面边界上,查找封闭的自由边,如果满足设定的直径要求就删除该孔,同时在孔的中心保留一个硬点。该孔不一定非要圆孔。surffillets-删除位于两个曲面中间的圆曲面倒角,并把原来两个曲面并把原来两个曲面,延伸形成一个尖角连接延伸形成一个尖角连接。edgefillets-在曲面拐角处查找满足给定半径大小的边界倒角,并删除在曲面拐角处查找满足给定半径大小的边界倒角,然后形成一个方角。Duplicates-Symmetry-打开geom-defeature命令,选择第二个分选项surffillets。如下图这时如果我们有明确的简化的目标,可以点击find进入下一个界面。如下图所示：选择好要消除的导角,点击remove导角就被消除了。但是要注意,选择的导角一定要是一个、或者几个连续的面,否则是不能消除的。如果出现了破面,可以点击reject命令恢复。我们还可以批量处理,如果一个模型需要消除的导角比较多,我们可以在图2-4-2的界面内在"line"前面的下拉菜单内选择surf,界面就变成了图2-4-4的形式。在surf处选择模型里所有的面,在minradius中输入最小的导角界面的半径,这里最好输入一个比较小的数值如0.1。在maxradius中输入一个值,这个值也不要太大。如果太大的话,可能会选中一些本不应该选中的面。具体数值要根据模型的情况而定,多数是1,2左右。最后点击find,电脑会自动找到合适的导角,并且界面变成2-4-3的界面。这时我们可以再处理一下找到的面,用右键取消那些不需要消除的面。最后点击remove所有选中的导角就被忽略了。如果感觉这样的导角比较难选择,还有一种方法可以hypermesh自动选择。回到图2-4-2的界面,在下拉菜单中选择line,选择导角切面上的线,选择一条就可以了。点击find,可以发现与这条线在同一截面内的导角面就全都被选中了。如图2-4-5,2-4-6图2-4-5图2-4-6每个方法都有自己的特点,大家可以根据工作时的实际需要选择运用。不过都有可能出现不能消除的导角,这时就会出现破面,我们对这种情况也没有太好的办法,只能是mesh后再从新remesh单元。我们只能做的就是尽量减少这种情况的产生,让导角的面尽量整齐,再进行defeature。在比较复杂的特征时,这的确是一个比较复杂的问题,需要大家多动脑筋考虑好后在defeature。个人认为最后这个方法比较好,既可以省去选择导角的时间,有能较有目标的去除导角,而且可以减少出现破面的机会。4、Midsurface面板:顾名思义,这个命令可以用来建立中面,因为我们做壳体建模时最后需要把FEA模型放在几何模型的中面的位置上,所以这是个十分常用的命令。打开geom→midsurface命令,我们一般有两种用法,第一种是选择solid,如图2-4-7,只需要在surfs处选择一个模型的所有面,点击extract就会生成中面,不过对于复杂的,尤其是有复杂肋板的模型通常会生成破面,但是对比较简单的模型还是有比较好的效果的。建议大家可以对复杂的模型可以先试着生成,如果不成功在用别的方法。图2-4-7第二种使用方法是选择surfacepair,虽然这个功能只能生成两个面的中面,但是也有比较实用的地方,我们知道塑料件的肋板都有一个拔模倾角,就是肋板的上下厚度不同,如图2-4-8。所以我们mesh好肋板的表面不能offset到中面,只能投影到中面。但是选取这个中面十分麻烦,如果不能抓取中面就需要在线上建很多点,再找出两点的中点。如果我们有这肋板的中面,即使不能直接mesh这个中面,〔因为这个中面的形状有时也不完全符合几何模型至少在投影的时候也比较方便。如图2-4-9,选择肋板的一个面,再选择相对的一面,点击extract。电脑就会生成一个中面,并且存储在一个新生成的名为Middlesurface的层中。如图2-4-10图2-4-8图2-4-10图2-4-95、Surfaceedit面板：这个命令也是十分常用的命令,我们通常会遇到需要切割几何模型表面的情况,这时就可以用这个命令来操作。比如左右对称的模型,如果在中点上有一条分界线,我们mesh的时候就可以只mesh一边,不必担心超过中间的分隔线。有时候因为一些原因,我们要把几何模型的表面按一定的要求分隔开来。Surfaceedit命令也可以实现这个功能。下面我们就具体介绍一下这些命令的使用方法：A、首先介绍最常用的一项trimwithsurf如图2-4-11这个模型,很明显是一个左右对称的模型,如果在中央分界处有一条分界线,我们mesh起来就非常方便了。所以现在要做的就是把这个模型从中间切割开。打开geom-Surfaceedit命令,选择第三项trimwithsurf。Surfs处选择这个模型所有的面,先在模型上建立三个点,注意要保证模型的中截面上有一个点。这时定义方向,我们可以用三点定义方向,这时我们三点确定的面就是截面。不过有时这样不能保证准确,我们也可以定义一个坐标方向,因为CAD制图在绝大多数情况下也是按照坐标方向定义的。如图2-4-12,这个模型是对称的。我们通过nodes创建中间面上3个nodes,所以我们就打开方向点前面的下拉菜单,选择N1\N2\N3,点击trim,模型就被切割为对称的两部分了。如图2-4-13图2-4-11图2-4-12图2-4-13B、Trimwithnodes这个命令十分简单,如果模型表面需要按照特殊的要求被分隔,我们可以使用这个命令,在Surfaceedit命令中选择第一项Trimwithnodes,如图2-4-14。只要我们在模型的边界线上选两个点,软件就会自动找到这两个点中间的面,并且按照这两个点为界限将找到的这个面分割为两部分。但是切割的方式是延最短的直线方式切割的,如果要有弧形的切割要有,就需要将trimsurfswith参数定义为multiplenodes这样切割线就是一条弧线。图2-4-14C、offset这个offset命令和前面我们提到的offset命令有相同的功能,只不过这个命令的操作对象是几何模型,前边提到的命令操作对象是FEA模型。这个命令的主要用途也是生成中面。前面我们说过,用middlesurface命令生成中面有时会产生破面。现在我们又多了一个选择。我们可以把几何模型的表面offset到中面的位置,而后再进行mesh。如果要生成中面,最好新建一个层,用来存储中面的几何体,在Surfaceedit命令中选择最后一项offset,在surfs处选择模型一侧的表面,通常选择一个面然后用byface就可以将其他的都选中。选中后,我们要检查一下表面的法线方向,这个命令中只能延法线正方向offset,点击shownormal。这里有两种法线显示方式：colordisplaynormals和vectordisplaynormals。即用颜色显示和用箭头显示,我们可以任意选择。用颜色显示时,红色表示向外,蓝色表示向内。我们当然需要向内offset表面,所以如果方向相反的话就点击reversenormal将法线反过来就可以了。这时duplicate所选中的单元,在duplicate时选择currentcomp这样复制出的几何面就存储在新建的层中了。如图2-4-15输入要offset的数值,点击offset。模型的表面就到中面的位置了。图2-4-15八、练习a、删除一些不需要的细节b、对以下模型重新修改其拓扑关系第四章shell单元网格划分第一节网格划分具体步骤这章主要介绍Geom、2D、Tool,这三类包含进行壳体mesh的主要命令。其中这些命令都是我们在做前处理时经常使用的命令,希望大家可以熟练的掌握。为了加深对这些命令的理解,我们要做大量的练习来熟悉命令,从而达到融会贯通。练习一：在这个练习中,我们将详细地讲一下在整个mesh过程中的每一个步骤,和具体的命令。并且配以图片说明,因为万事开头难,希望大家都有一个好的开始。具体步骤如下：1、在collect中新建立一个工作层,快捷键是F11。鼠标左键单击name,在主视窗内点选几个模型,这样几何模型的名字就会出现在后面的输入框内,后面加下划线加"shell",选择自己喜欢的颜色,点击creat。2、首先使用F12<2D-automesh>,点击RESET选择要MESH的面。ELEMENTSIZE是对你所做单元的长度要求。单位是mm。其中INTERACTIVE是以边界为基础的划分网格,AUTOMATIC是自动划分网格。如图3、选中的几何模型表面会以高亮的反白显示,如果在0D的视图下难以选择可以在固定面板中使用命令Vispots,将几何模型切换到中选择3D视图,这样选择起来就比较容易了。〔如图2-1-3但是要注意,这时的automesh命令是需要通过面板操作打开的,不能是通过快捷键打开的,否则automesh命令就会自动退出。4、对所选取的face进行mesh,face之间的间隔用绿线表示〔在geom中,如果取消绿线,将被认成同一个face。取消绿线用geom菜单下的geomcleanup。左键点击你所取消的线,右键还原你所取消的线。5、点击MESH,表面将会出现网格,鼠标点击边界上的数字可以改变节点数,左键是增加,右键是减少。确认后点击RETURN来表示确定。如图2-1-46、REMESH单元比较差的区域。还是在AUTOMESH的菜单里,把SURFS换成ELEM,就是改成对单元的操作。7、对于大小不均匀的边界上的点,可以通过改变点数来平均分配。即鼠标左键单击自由节点上的数字使点数增加一个,再用鼠标右键点击节点数,使节点减少到原有的个数。如图2-1-58、继续MESH其它的面,每MESH一个面就要检查EDGE是那些看似重合的点重合起来。在EDGE界面上,ELEMENT是指你要重合的范围是哪些ELEMENT,TOLERANCE指的是公差,在这个数值之内的所有的没有重合的点都将被找到,公差是可以设的,要根据自己的MESH尺寸的大小料调整。其中在重合点之前要看清楚你要重合的点,所以要先点击PREVIEWEQUIV预览这些点,取人正确以后再点击EQUIVALENCE合并它们。如图2-1-6这里我们对edge做一些基本的解释,所谓edge就是一个模型的边缘,hypermesh会自动检查整个模型的每个节点,当发现一个自由的节点时就认定它为模型的边缘。这样,在后面的有限元分析计算时,这个模型的受力、受热等边界条件将不会再继续传递下去。所以我们需要检查的是一些错误的edge。如图2-1-7：图中的红线是hypermesh寻找出的edge,在整个模型的边缘都会有edge这是正确的,我们需要检查并消除的是左图中出现在模型中间edge。错误正确9、在做完所有的表面以后还要重新在检查一次EDAGE,看是否符合模型的形状。10、检查模型的厚度,首先使用F8命令的online选项,在模型的厚度方向的线上建点,如图2-1-8,然后使用F4命令来测量。11、重新命名你所做的模型,命令是2D－rename,命名规则是模型的名字+下画线+模型的厚度。12、调整法线方向,快捷键shift＋F10,选择需要调整的单元和基准单元点击adjustnormals即可,注意要先保证单元没有edge才可以调整。〔如图2-1-9,2-1-1013、把表面的单元OFFSET到中面。用2D下的OFFSET命令。选择第三项shelloffset,选中全部我们需要的单元,距离输入几何模型厚度的一半。点击offset就可以了14、检查质量。F10来检查质量。具体的质量标准如图所示：15、调整单元的质量。用F6<2D-editelement>的命令的cleanup功能,在调整之前,要对内部的参数进行设定,点击setranges进入设定界面,具体设定如下：设定好后点击一次return,退出参数设定界面,在模型的节点上直接托拽即可。红色为不合格,黄色为警告。也可用translate命令来处理单元质量。具体方法在本章的五节讲述。这样,一个完整的部件就算做完了,在做的过程中我想大家会遇到很多我这里没有列举出的问题。例如如何才能使单元更美化？什么样的MESH才算是好MESH？那些质量要求都是什么意思？像这样的问题我们会在进一步的练习中慢慢的渗透进去。上面这个练习只不过是在告诉大家一个MESH的全过程,让大家有一个总体的了解。最后让我们再回忆一下整个步骤：1首先建立新的工作层；2接着选取几何模型的表面mesh；3而后是对不满意的单元进行局部的remesh；4检查edge；5检查单元法线方向；6测量模型厚度并且重命名我们新建的层。7offset模型；8检查单元质量；第二节网格质量检查1、1D检查的具体解释名称解释Free1-d’s检查是否存在自由的边。Rigidloopsdependency检查是否存在rigid和rigid相连的现象。2、2d检查的具体解释名称解释warpage单元的翘曲度aspect单元的长宽比Skew单元的最大角与最小角的比Quadsminangle四边形的最小角QuadsmaxAngle四边形的最大角Length单元的边长jacobian单元的方正性Triasminangle三角形的最小角TriasMaxAngle三角形的最大角Savefailed存贮坏单元Duplicates重复的单元connectivity连接的单元3、3D检查的具体解名称解释Warpage单元的翘曲度Jacobian单元的方正性Tetcollapse四面体单元坍塌指数第三节无几何时网格划分一、无几何网格划分二、无几何网格产生工具三、无几何网格形成过程第四节mesh优化与automesh命令上一节我们所给出的练习目的只是让大家了解mesh的整个操作流程,模型可以说非常简单,而在实际工作中我们要面对的是复杂的多的模型,从本节开始我们会逐渐加大模型的难度,并且配合这些模型介绍更多的命令,熟练灵活的掌握这些命令的应用技巧可以提高工作效率和更好的完成建模工作。我们开始做第二个练习：1、打开文件。First\1.hm2、观察表面的特征。从而发现,这个部件是对称的。所以我们就可以只做一边,另一边用TOOL-reflect命令反射过去。3、先从复杂的地方做起是mesh的原则,所以先从顶部开始做起,使用F12命令。4、REMESH顶部。改变边界的数量,使得正方形比较整齐。同时,也是的正方形的数量最多。5、做90度的拐角处。这个地方一定要注意,它是整个部件的受力重点,所以我们一定要细化,必须做两层以上的单元,包括两层。6、我们开始对geometry进行前期处理,使它更容易mesh出好的模型。首先是抓取中面,在第一节中我们讲到,在mesh好表面后再offset到中面,但是有时因为在拐角处的弧度过大或因为模型很厚,很难判断出在拐角处应该做几层单元,所以我们可以对geometry进行前期处理。在geom的surfaceedit中有offset的命令,这个命令我们稍后介绍。上一节我们提到过cleanup这个命令,但是没有使用它,首先我们要用cleanup清除掉小特征线后,开始划分网格。模型侧面的两个角上有一些小的特征线,这对我们后面的mesh会造成一些麻烦,因为hypermesh默认在每一个几何特征的地方都保留一个节点。所以如果保留这些小特征对几何表面进行mesh会产生很多小的单元,这样划分的单元大小不一,单元质量也非常不好。因此我们要提前清理这些小特征线。这个命令在geom—geomcleanup打开这个命令后我们不必做任何设置,直接在几何模型上执行点击操作即可。绿色实线是模型的分隔线,左键点击使绿色实线变为蓝色虚线这个特征线就被忽略了,右键点击还可以恢复这些特征线。如果用右键直接点击绿色特征线,就会变为红色的实线,这时相邻的两个几何面就成为了两个不连续的面,而绿色的实线表示两个面实连续的。三种面之间的关系可以表示为图2-2-1不连续的两个几何表面〔红色实线不连续的两个几何表面〔红色实线左键点击右键点击连续的两个几何表面〔绿色实线连续的两个几何表面〔绿色实线左键点击右键点击同一个几何表面〔蓝色虚线同一个几何表面〔蓝色虚线图2-2-1图2-2-2中角上的蓝色虚线就是我们忽略掉的特征线,两个地方的线都需要忽略,大家注意右下角的两条线都被忽略了,因为我们希望在右下角的弧形范围内有3个节点来描述,如果我们只忽略其中一条线这段弧形范围内就不会平均产生三个节点。图中左下角的地方因为特征比较小了我们只能用一个单元来模拟,所以下面的两条特征线也需要全部忽略。图2-2-2选取我们要mesh的几何模型表面点击mesh,这时我们可以适当改变单元边界的节点数,让网格的规划更为整齐,三角形数量达到最少并且更符合geometry。如图2-2-3,我们把左下角的节点数由2增加到3,这样单元质量也更好了,也更加符合几何模型了。我们曾经试图把下面的节点数由6增加到7,以消除那里的三角形,但是软件自动mesh的结果不能让我们满意,所以还是暂时保留了这个三角形,准备稍后对这个区域的单元进行remesh。对于模型上面的网格划分变动比较大,如图2-2-4,我们把纵向的单元节点由自动生成的3增加到4,这样这个模型就是左右对称的了,本节开始我们说过,我们只需做这个模型的一半,而后把单元用reflect命令反射过去,所以模型最好是左右对称的。在标注2的地方,为了更好的描述几何模型拐弯的弧角,我们把单元数增加到两个。在圆通里面,我们为了单元的整齐,将节点数从4增加到8。因为在这种几何模型是弧面的地方减少单元数是非常不明智的,首先减少单元数势必会出现三角形,这样在应力本就比较集中的地方再出现三角形,会造成失真的应力集中。其次,这样做出的单元质量很难合格,特别是warpage这一项,基本没有可能达到合格的标准。所以我们权衡利弊,哪怕会出现一些比较小的单元,我们也要增加单元数来消除这些不利的情况。221313图2-2-3图2-2-4刚才我们说过,模型侧面右下角部分网格并不是很好,需要进一步优化。点击automesh命令中surf前面的箭头,在出现的选择框中选择element。重新划分,增加下面的节点数后发现网格划分也不是很好,如图2-2-5,尤其是最右下角的两个单元十分差,这时可以用type选项,点击setall使单元尽量用方形划分。如图2-2-6。图2-2-5图2-2-6我们把下面的单元数减少到原来的五个,并且用方形单元进行规划,这次的网格比较令人满意,只是还有一个三角形〔如图2-2-7。我们可以再进行一次remesh,增加侧向的节点数来消除这个三角形。之后用smooth命令使单元连接处更加平滑均匀。最后的网格见图2-2-8。图2-2-7图2-2-8下面我们要做的就是检查edge,调整法线,offset单元,调整质量,最后再进行reflect。我们用F6命令中的cleanup命令对单元质量进行调整。首先看侧面的这个不合格的单元,它是三角形最大角不合格我们只需要按照图2-2-9中所画的提示拖动节点就可以调整好这个单元。再把周围的单元也稍稍调整一下让整个mesh更加均匀平滑。图2-2-9接着我们看模型顶面的不合格单元,这几个单元主要是jacobian不合格,Jacobian是单元的方正度,主要的参考依据是四边形两条相对边的长度差,如果这个差值越大,单元质量也就越差。请看图2-2-10的调整方法图中箭头越长表示移动越多。图2-2-10在调整单元质量的时候,我们有几点是需要注意的,首先,如果单元质量过差,或者不好的单元集中在一个区域内,首先要考虑的是重新规划网格划分,一味的用托拽来调整单元质量并不是很好的选择。第二,cleanup命令调整jacobian和最大角的命令比较方便,但是对于warpage就不是很方便,调整warpage最好用translate命令。因此在调整单元质量时需要区分出不合格单元的原因,对不同的单元采取不同的办法。最后,如果单元实在难以合格,可以稍稍忽略geometry,但是要掌握度,偏差不要不要过大,能够将单元调整合格即可。如果需要偏差很大才能满足单元质量,我们就要考虑改变mesh的规划了。前面我们曾经说过,这个模型是对称的。我们可以用reflect命令将做好的单元镜像到另一面。这样做不仅是能够节省时间,也避免因为单元划分的原因,导致对称的模型最后有限元分析的结果不对称。需要注意的是,最好将单元全部调整好后再进行镜像,以免做重复的工作。首先在geometry上建立三个点,这三个点需要能够左右对称并且中点应该是中心。打开tool中reflect命令,选择好需要镜像的单元,在单元中选择duplicate,用N1、N2来定义镜像的方向,用base点定义中心,点击reflect〔如图2-2-11,2-2-12。镜像后再合并一下边界,检查单元质量,这个模型就算完成了。〔如图2-2-13图2-2-11图2-2-13、图2-2-12第五节用单元编辑命令优化网格划分让我们再做一个练习。在这个练习中主要学习运用单元编辑命令与automesh命令结合进行优化单元。清理掉小特征线后用Automesh命令划分网格,有的地方为了更好的描述geometry左下角的地方要增加一个节点。发现网格划分并不是很好,需要进一步处理单元。如图〔2－3－1用F8命令online在右下角的线上建3个点,用F3命令将单元的节点合并到比较合适的地方。〔如图2－3－2。接着用automesh命令选择合适的单元进行优化。这样除了左下角一部分的单元,其他地方网格的划分都比较满意了。〔如图2－3－32-3-1用F2命令删掉左下角中间两个比较小的单元,用F3命令选中"atmid-point"选项,将两边的单元合并在一起。〔如图2-3-4选择合适的区域remesh,如图2-3-5。通过观察我们发现,因为左下角的方形单元导致网格划分比较混乱,所以我们要用F6命令将这个单元切开。选择F6editelement命令,选择第三项split,先选择要编辑的单元,点击split,在单元的两侧分别点击,勿必使切割线穿过编辑单元。<如图2-3-6>之后继续选择单元remesh,可以适当增减左侧和下边的节点数,使单元更加整齐<如图2-3-7>。这样只要把左边的两个三角形合并在一起,就基本上可以了<如图2-3-8>。其实还可以做的更好〔如图2-3-9。2-3-42-3-7这一节,我们进一步通过一个小模型来讲解automesh用其他命令结合达到优化网格划分的目的。最后我们总结一下前两节所讲的内容。1、在建模前首先观察模型找到模型的特点,模型是否对称,有没有相同或相似的部位,哪些部位比较复杂,哪些部位需要特殊处理都需要事先考虑,整个建模步骤整体规划好后再着手mesh可以节省很多时间避免不必要的重复操作,减小劳动强度。这在复杂的模型中尤为重要,我们通常会考虑好哪一部分用什么样的命令建模后再着手mesh。2、模型的前期处理也是十分重要的,用cleanup命令消除小的特征线,和提取中面都是为了更准确,更快捷的完成建模任务。但要注意的是,在消除小特征线的时候一定要谨慎,要区分出主要特征线和不必要的小特征线,尤其在弯曲的面上,如果错误的忽略了主要特征线会使网格划分与geometry产生偏差。3、这里我们还是要重点讨论一下何谓好的mesh。mesh的好坏直接影响分析的结果,那么究竟何谓好的mesh呢,根据我们的经验得出以下几点。〔1模型要符合geometry。在上面的练习中大家会注意到,我们要在一些圆角的地方增加一个甚至是几个单元的节点,在曲面的拐角地方至少要做两层单元,这些都是为了更好的符合geometry。试想我们的建模已经偏离了原有的几何图形,怎么可能得出准确的结果呢。〔2单元的质量要求,这是一个勿庸置疑的要求,不作赘述。〔3单元尺寸尽量均匀,对于任何一个建模我们都会有单元的尺寸要求,这是一个范围上的要求,不一定要完全符合,在一些细小的特征处有比较小的单元是合理的,也是必要的。只要整个模型绝大多数是在这个尺寸附近的即认为是符合要求的。但要注意的是不要有过大的单元,automesh有时会自动划分出比较大的单元,有的单元甚至会超出我们要求一倍之多。这种现象在大平面的automesh时最为常见。这就要求我们在automesh后做一下全局的观察,发现这种单元后选择合适的区域remesh。〔4三角形的数量尽量减少。三角形的单元会造成不正常的应力集中,因此我们要尽力减少不必要的三角形。如果三要形都是向一个方向的,说明单元的数量由一边向另外一边递减,这种三角形没有特殊的要求是不必减少的,但是如果两个三角形是相对的,这种三角形是可以消除的,我们应该尽力去消除。如果automesh不能起作用我们就用单元编辑命令的切割功能将其割开。〔5mesh的网格的纹路要顺直,不要有大的方向性的变化。4．上面的练习中我们主要介绍了Automesh命令,现在我们对这个命令做一个总结。Automesh的自由节点可以改变,节点数改变后会平均分配。命令中的type选项可以使网格最大程度的用方形单元划分,但是会出现比较差的单元。所以应该反复选择remesh直至出现比较满意的效果。同时要注意在remesh时选择的区域要尽量规则、方正,因为只有这样automesh计算出的网格划分才会更加整齐,出现最少的三角形。Elementsize:控制单元尺寸Vertexangle:控制弧度划分Breakconnectivity:打破边界Anchornodes:固定节点改变单元类型可以选择elementtype后点击setall或直接点击主控面板上的图标。5．Automesh命令并不是万能的,在处理单元划分时有很多不足所以需要手工编辑单元。其实在复杂的模型中我们可以用很多命令生成单元,automesh并不是最主要的方法。第六节Washer的做法首先看一下这个模型,这是一个左右对称的模型,我们需要用surfaceedit命令将模型切割为两部分。这个模型比较特殊的地方是模型正面比较大的两个的圆孔需要做washer。所谓washer就是垫圈。因为这两个圆孔是螺栓的连接孔,我们知道在螺栓连接的周围通常会有很大的应力集中,所以这个孔周围的mesh需要比较高的质量,不能有三角形。所以在有限元分析中这种螺栓孔周围有一种固定的网格划分方法,是由一圈完全相同的方形单元组成,称之为washer。Washer是建模工作中一个比较重要的部分,希望大家认真学习。现在我们来具体讲解washer的做法,首先在线上建点,点数一般为5个或3个。用F4命令建立两个点的中点或三个点的圆心,总之要找到螺栓孔的圆心。<如图2-4-1>第二步用translate命令将任意一个点duplicate后延半径方向移动一段距离,这个距离通常为mesh尺寸的一半。<如图2-4-2,2-4-3>2-4-1图2-4-3接下来使用2D—spin命令：选择我们刚才translate的两个点。方向点选择孔周围的点来定义旋转的平面,base点选择孔的圆心,角度360°<特殊情况用180°>下面的选项中建议选择：mesh,w/osurf<如图2-4-4,2-4-5>图2-4-4图2-4-5最后automeshwasher周围的面,用F3命令将这些单元连接在一起,remesh周围的单元<如图2-4-4>。旁边的小孔没有必要做washer留出一个方孔即可。2-4-4最后,总结和拓展一下washer做法,做washer的命令看似简单其实内藏玄机,如何能够让washer与周围的单元尽量好的结合在一起,在实践中你会发现这其实是一个十分值得讨论的问