郝涛_基于hyperworks的高效nvh网格划分技术_W

1、 Altair 2012 HyperWorks 技术大会论基于HyperWorks的高效NVH网格划分技术 郝涛 张磊 蓝军 李凤琴 长安汽车动力研究院动力总成 NVH 所 重庆 401120摘 要：本文借助于 HyperMesh 模块和 SimLab 软件，在网格划分和网格质量调整过程中 进行了探索和研究，有效结合 HyperMesh 模块强大的手动控制功能和 SimLab 软件高效的自动化功能，建立了高效网格划分流程。通过对 NVH 网格划分过程的介绍及最终划分效果的对比，展示了新流程的可行性，网格划分的高效性，网格质量的可控性。应用表明两个软 件有效结合，能高效的完成高质量的网格划分，并

2、能很好的保证仿真结果。 关键字：HyperMesh SimLab 网格 有限元 1 概述 将实际结构划分为有限个单元的过程叫做结构离散。有限元法分析的思想就是利用一个 离散结构的近似力学模型来代替原有的复杂结构，离散后的结构仅在节点连接，通过节点施 加载荷和约束，并且依靠节点进行力的传递。各种类型的有限元法，第一步都要将分析对象 进行离散， 因此离散的过程是有限元分析前处理中的一个重要步骤网格划分。由于有限 元计算模型的合理性在很大程度上由网格形式所决定，因此，网格的划分是有限元计算的基 础，也是其中心工作之一，而且工作量大，耗时多。1随着专业的深入及方向的细化，仿真领域越分越细、越做越专。分

3、析类型的不同，使得 它们的网格有着不同的特点及对网格有着不同的要求。其中，可靠性网格与 NVH 仿真网格就有明显的区别： （1） 从网格的尺寸上，动力总成 NVH 仿真为了控制网格节点数，要求网格尺寸尽可能的大，一般平均取 10mm；可靠性网格要求影响应力集中的区域尺寸尽可能的小，局部尺寸有可能达到 0.1mm 左右。 （2） 从结构的特征上，动力总成 NVH 网格中小孔、小圆角、倒角等特征可以忽略；可靠性网格要保留圆角、小孔等特征，尤其是应力集中的区域必须保留。 （3） NVH 网格要求影响结构刚度的特征必须保留，如：加强肋、翻边等特征。这点和可靠性网格的要求是一致的。 总之，NVH 仿真分

4、析要求：控制网格节点数量，网格尽可能的大、尽可能的少、网格 6 质量必须达标、特征保留的好。然而，网格越大，越容易丢失一些特征，网格质量越差。在 先前流程中，只有通过反复的网格质量检查及手动修补，来调整网格的质量及特征的保留， 这样会增大仿真工程师的劳动强度，且效率大幅度下降。为了提高网格划分效率，本文通过 研究和探索， 形成了新的网格划分流程。 2 高效 NVH 网格划分流程的建立 2.1 HyperMesh 模块和 SimLab 软件特点介绍 HyperMesh 模块手动控制功能强大；网格控制快捷键多；能灵活的调整网格单元；同时能够很好的控制网格质量。 相对 HyperMesh 而言，Si

5、mLab 软件自动化程度高，特别是在网格质量自动调整与修补；能强制保留特征；设计变更时，导入控制策略快速实现网格划分；无须几何清理。 因此，为了要得到质量达标，特征保留的好，且划分所用时间少的网格，就需要有效结 的合两个软件的优点，即在 SimLab 软件中快速实现网格划分，在 HyperMesh 中方便高效的控制网格质量。 2.2 高效网格划分流程 高效网格划分流程图如下图 1 所示： 图 1 高效网格划分流程图 3 高效网格划分流程的应用 3.1 高效网格划分过程介绍 以某发动机油底壳为例，结合 HyperMesh 模块和 SimLab 软件，详细的介绍高效网格划分流程： 第 1 步：在

6、SimLab 软件中导入油底壳几何，如图 2 所示。 图 2 几何导入面板图 3 几何特征提取面板第 2 步：在 SimLab 软件中构建油底壳局部网格控制策略。 （1） 参数化提取油底壳特征：包括螺栓孔，圆角，油底壳大平面及强制保留特征，能够快 速提取几何特征，并参数化分布网格种子，以快速的控制局部网格尺寸、质量，如图 3 所示。 （2） 强制保留油底壳上加强肋特征：能够不受尺寸的限制，强制保留特征的完整性；如图 4、图 5 所示。 图 4 为使用强制保留肋特征图 5 为使用强制保留肋特征第 3 步：在 SimLab 软件中生成油底壳 2D NVH 网格。如图 6、图 7、图 8。 （1）

7、在先前的控制策略基础上生成 2D 结构网格，在结构网格本体上再生成 2D NVH 网格。 （2） 清除自由边，补充缺少单元以实现 2D 封闭网格。 图 6 结构网格生成面板图 7 NVH 网格生成面板图 8 2D NVH 网格 第 4 步：在 SimLab 软件中进行油底壳 2D 网格质量检查及网格调整，如图 9 所示。 （1） 给定网格尺寸标准，一般 NVH 网格最小尺寸取 1mm。 （2） 计算不合格的单元并得到不合格单元所占百分比。 （3） 清理不合格的单元，即删除不合格的单元并自动修补网格。 图 9 2D 网格质量调整面板 第 5 步：在 HyperMesh 中，油底壳 2D 网格质量

8、检查及局部网格手动调整。 先检查不合格的单元，然后手动调整单元大小及质量，使单元质量达标，以更好的满足 NVH 网格要求，进一步提高网格质量，如图 10 所示。 图 10 2D 网格质量检查面板图 11 3D 网格生成面板第 6 步：在 HyperMesh 中生成 3D 网格； 在质量达标的 2D 网格基础上生成 3D 网格，如图 11 所示。 3.2 与传统网格划分流程的效果对比 对比效果如表 1 所示： 表 1新、旧流程划分网格效果对比 图 12 旧流程划分的网格图 13 新流程划分的网格 从对比结果来看，新流程较旧就流程效率提高 1 倍（旧流程用时 6 个小时，新流程用 时 3 个小时）

9、，单元节点数也比旧流程减少 1.7 万个，同时网格质量也得到了保证，即计算结果也就有了保证。最总划分的网格效果如图 12、图 13 所示。总之，新流程划分的网格能够很好的满足 NVH 网格的要求。 4 总结 高效网格划分流程的的优点： （1） 网格划分过程自动化程度高，操作简单，鼠标点击率低，劳动强度小，耗时少； （2） 网格易于调整，质量便于控制； 通过对 HyperMesh 模块和 SimLab 软件的有效结合，取长补短，建立了高效网格划分流程，避免了网格划分过程的盲目性和重复性，和传统网格划分流程相比较，该流程能高效、 高质量的完成所需网格，并且能很好的保证仿真结果。 5 参考文献 1

10、张胜兰 郑冬黎 郝琪 李楚琳主编 基于HyperWorks的结构优化设计技术 北械工业 2007 2 Altair HyperWorks Users Manual 3 SimLab Users Manual High Efficient NVH meshing technology based on HyperWorksHao TaoZhang LeiLan JunLi FengqinAbstract: In this paper, a high efficient NVH mesh work flow is introduced by combination used of Altair products - HyperMesh and Simlab, which provides high performance interactive and automatic meshing function respectively. Results show that new work flow can not only ensure the mesh quality b