1、Altair HyperWorks 10.0 HyperMesh基礎(chǔ)培訓(xùn),2010年10月30,第一講,Altair HyperWorks總體介紹,裝配,批處理網(wǎng)格,數(shù)據(jù)管理,碰撞,繪圖,網(wǎng)格,多學(xué)科優(yōu)化,后處理播放器,后處理,多體求解器,多體前處理,優(yōu)化,求解器,數(shù)值計算,HYPERMESH 簡介,航空航天：目前的飛機制造，探測器，火箭發(fā)射平臺的設(shè)計，已經(jīng)離不開元分析，成為科研發(fā)展的必要手段。 汽車行業(yè)：有限元已經(jīng)深透到各個設(shè)計環(huán)節(jié)，從結(jié)構(gòu)到內(nèi)外飾，到噪音，到安全，等等。汽車和航天是目前應(yīng)用有限元最廣泛的兩個行業(yè)。 其他還有建筑抗震，高層抗風(fēng)，大型水壩，各種家電，手機，小到一個掛鉤，生活中的

2、周圍無不接觸著有限元。,自從有了有限元分析以來，就有了很多劃分網(wǎng)格的軟件，例如Anasys，Ansa，HyperMesh，TrueGrid等等。每種軟件都有其響應(yīng)的長處和短處。相比較而言，HyperMesh因其靈活的可操作性，廣泛的數(shù)據(jù)接口，越來越多的得到了業(yè)內(nèi)人士的認可，目前已經(jīng)成為歐美，日韓乃至中國的主流前處理軟件。,第一節(jié) HyperMesh操作入門介紹,一、 HyperMesh的用戶界面,求解器模板選擇,默認網(wǎng)格模板,自帶求解器,1. HyperMesh的用戶界面,圖形區(qū),狀態(tài)條,主菜單區(qū),宏菜單及模型 導(dǎo)航區(qū),工具條,菜單區(qū),標(biāo)題區(qū),2.下拉菜單區(qū),1.標(biāo)題區(qū),新建、導(dǎo)入模型無標(biāo)題顯

3、示 打開或者保存或另存顯示特定的標(biāo)題,文件操作,編輯,工具條定制,實體對象集,幾何,網(wǎng)格,焊點,材料,屬性,邊界條件,分析,工具,網(wǎng)格morphing,結(jié)果后處理,曲線,個性化定制,應(yīng)用,幫助,調(diào)用主菜單區(qū),下拉菜單區(qū),文件操作,文件導(dǎo)入導(dǎo)出,練習(xí),下拉菜單區(qū),編輯,查找工具,命令,腳本,了解,下拉菜單區(qū),工具條定制,面板位置,命令區(qū)位置,窗口區(qū)域切換,工具條顯示控制,模型導(dǎo)航,求解導(dǎo)航(了解),主副模型導(dǎo)航(了解),焊點信息導(dǎo)航,實體狀態(tài)導(dǎo)航,實體屬性顯隱導(dǎo)航,宏菜單,下拉菜單區(qū),工具條定制,練習(xí),標(biāo)準(zhǔn),實體對象集,可視性,顯示工具,視圖,放大縮小移動旋轉(zhuǎn),圖像,檢查,顯示控制: 視圖: 工

4、具欄,Pan Center (C),Rotate Left Rotate Right,Rotate Up Rotate Down,Rotate Clockwise Rotate Counter Clockwise,Dynamic Rotate (A) Dynamic Spin (R),通過在屏幕上抓取一個點并拖拽鼠標(biāo)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn) 相對于光標(biāo)位置和屏幕中心進行旋轉(zhuǎn),平移模型 在屏幕上點取一個位置作為模型新的旋轉(zhuǎn)中心,沿不同的軸進行旋轉(zhuǎn),HyperMesh的輸入設(shè)備操作,鼠標(biāo)的操作,鼠標(biāo)與HyperMesh完全集成，幾乎應(yīng)用與用戶輸入的每一個方面。一些操作除了使用鼠標(biāo)外還要求按鍵盤的某一個鍵。,下拉菜

5、單區(qū),實體對象集,Geom：幾何命令宏菜單,幾何工具,網(wǎng)格工具,Tools： Isolate surf：從一個三維模型中提出一個內(nèi)部或外部表面層。這個宏只作用于與選定的曲面附在一起的曲面。其他層和厚度隨后被放在一個臨時目錄中隱藏。 ThinSolidMidsurf：用一條邊找出與之相連的面，所組成的閉合三維幾何，抽取其中面。 Washer：將圓周長放大一定倍數(shù)（默認值為1.5），隨后用這條新的圓周線來切分曲面。這個功能可以幫助在圓孔周圍實現(xiàn)更好的網(wǎng)格質(zhì)量。 Adj circ pts：在一條內(nèi)部線上放置3個額外的固定點，然后將這些固定點映射到一條同心的線上。這個功能可以幫助用戶生成高質(zhì)量的網(wǎng)格。

6、,QA：網(wǎng)格質(zhì)量檢查命令宏菜單,8個按鈕可以用來分離出任何不能通過某項單元質(zhì)量檢查的單元。這些宏只顯示那些不合格的單元。,質(zhì)量報告,Split Warped：處理整個模型，將所有warpage大于某個設(shè)定值的四邊形單元沿其對角線拆分成兩個三角形單元 Find Attached：找出所有與當(dāng)前顯示出來的單元（不合格單元）相連的單元。 Remesh：重新劃分選定的單元和與這些單元相連的1-3層單元。重新劃分不改變當(dāng)前的單元大小，不破壞原有的連接，但使用混合的單元類型。 Smooth：對選定的單元和與這些單元相連的1-3層單元應(yīng)用smooth算法提高其質(zhì)量和外觀。 Find Between：尋找被兩

7、個組件同時共享的單元。,模型檢查的Short Cuts,Help按鈕,進入每個面板或子面板后，按此按鈕，可以彈出一個頁面，里面有該面板或子面板的詳細使用說明和功能介紹，在不了解面板時使用是很方便的。 注： Help使用英文說明，至今沒有中文翻譯版本。,鍵盤的操作,盡管大多數(shù)HyperMesh操作使用鼠標(biāo)，但是用戶必須使用鍵盤輸入文件名，組件名或標(biāo)題信息，及數(shù)字。此外還有一些鍵盤熱鍵，可以直接操作永久菜單中的視圖操作功能，熱鍵與菜單中的字符相同。用戶也可使用上下左右的箭頭鍵旋轉(zhuǎn)模型。,HyperMesh的默認快捷鍵列表,第二節(jié)HyperMesh 實體類型及模型組織:,幾何 點 曲線 曲面 體 連

8、接（用于建立連接） 有限元模型 節(jié)點 臨時節(jié)點（用一個小圓圈表示） 單元,點,曲線,曲面,實體,HyperMesh 實體類型,有限元載荷 載荷（約束，力，壓力等） 約束方程（節(jié)點間的數(shù)學(xué)關(guān)系） 接觸 組（定義實體間的接觸） 接觸面（定義接觸中作為主面或從節(jié)點的一系列實體）,約束,力,壓力,接觸面,HyperMesh 實體類型,多體 橢球體 (定義一個剛體形狀) 多體平面 (定義一個剛體形狀) 多體連接(定義兩個剛體之間的連接) 安全性分析 傳感器(定義一個事件啟動開關(guān)) 控制體積 (定義氣囊),HyperMesh 實體類型,坐標(biāo)實體 坐標(biāo)系（坐標(biāo)軸） 向量 參考實體 集（特定類型實體的簡單列表

9、） 塊（包含在方盒空間內(nèi)的實體列表） 一維單元橫截面 梁截面（用于定義單元屬性中的截面屬性）,坐標(biāo)系,梁截面,向量,HyperMesh 實體類型,繪圖 curve曲線(X-Y 數(shù)據(jù)) plot繪圖窗口（帶坐標(biāo)軸的曲線顯示） 輸出請求 Loadsteps載荷工況（載荷集的組合 Output blocks輸出塊 （特定實體的分析輸出請求） 標(biāo)簽 Titles一曲線標(biāo)題 (給曲線加個標(biāo)題) Tags實體標(biāo)貼 (給實體指定個名字),有一條曲線的繪圖,HyperMesh 實體類型,Morphing(網(wǎng)格變形) Handles 控制柄：用于在變形過程中控制模型形狀 Domains 域：用于把模型分成若干區(qū)

10、域 (針對基于domain的morphing) Morph volume 變形體積塊：通過體積塊的變形控制體積塊內(nèi)網(wǎng)格的變形（針對基于體積塊的變形） Morph constraints 變形約束：控制變形過程中的節(jié)點運動 Symmetries 對稱：強制模型在變形過程中的變形對稱 Shapes 形狀變量： 變形保存后的模型狀態(tài)，可在后續(xù)過程中提取使用,Symmetries,Handles,Domains,Morph Volume,HyperMesh 實體類型,優(yōu)化 Designvars 優(yōu)化變量：優(yōu)化過程中可變的量 (例如：厚度) Optiresponses 優(yōu)化響應(yīng)：優(yōu)化過程被測量的值 (例

11、如：馮米賽斯應(yīng)力) Objectives 目標(biāo)：取最大（最?。┲档捻憫?yīng) 。例如：重量 Dobjrefs 目標(biāo)參照：用于定義minmax/maxmin優(yōu)化的目標(biāo)參考響應(yīng) (如: 最小化最大馮米賽斯應(yīng)力) Opticonstraints 優(yōu)化限制 (例如：馮米賽斯應(yīng)力 屈服應(yīng)力) Optidscreens 約束過濾以減小計算時間 Dvprels 設(shè)計變量與屬性關(guān)聯(lián) Desvarlinks 設(shè)計變量關(guān)聯(lián) Dequations 通過計算得到的測量值 Optitableentrs 常數(shù)列表 Opticontrols 優(yōu)化算法控制參數(shù) DDVals 用于設(shè)計變量定義的離散值,模型組織: Collector

12、s,Hypermesh中模型是通過“collectors”組織的 Collectors分為很多類 大部分hypermesh實體必須被放置在某個collector中 每種類型collector放置指定類型的一種或幾種實體,模型組織: Collectors,一個實體只能屬于一個給定類型的collector 例如：一個單元只能放在一個component中 可以創(chuàng)建多個同一類型的collector 同一個collector中的實體具有相同顏色 可以按照用戶的需要進行組織,每個部件一個component,一個部件放在多個component中,Component 1,Component 2,Compone

13、nt 3,Component 1,Component 2,Component 3,Component 4,模型組織: Collectors,Model browser模型瀏覽器 通過樹狀的層級結(jié)構(gòu)查看collectors 和assemblies 創(chuàng)建、刪除、重命名 collectors 編輯 collector 屬性 將collectors 組織成assemblies 通過鼠標(biāo)左鍵拖放,在 Collector上右擊有高級選項,模型組織: Collectors,新創(chuàng)建的實體被放置在當(dāng)前collector“current collector” 新創(chuàng)建的collector被自動設(shè)置為當(dāng)前collec

14、tor Model browser可在模型樹中用右鍵切換當(dāng)前collector. Include Browser 用來切換當(dāng)前 include. Organize面板用于將實體移入另一個collector,Bold “Current Collector”,Bold “Current Include”,模型組織: Tools,Panels面板 Collectors 創(chuàng)建新 collectors Model Browser 為各種實體類型設(shè)置當(dāng)前collector Organize 將實體放到不同的collector中 Rename 重命名已有 collector Reorder Collecto

15、rs 會在選擇列表中以一定的順序顯示 Reorder用來改變 collectors 出現(xiàn)的順序 Delete 刪除 collectors,Do-it-yourself,Exercise: Reorganizing a Bumper Model,導(dǎo)入和修補 CAD模型 生成中面 簡化幾何 拓撲細化以生成高質(zhì)量的網(wǎng)格,第三節(jié) 幾何清理,Topology Repair: Importing Geometry,導(dǎo)入幾何: Files Import Geometry 下拉菜單 Toolbar Geometry工具欄,支持的常用文件格式: Unigraphics (NX2, NX3, NX4, NX5)

16、UG 部件瀏覽器 導(dǎo)入 *.prt 文件 要求安裝UG CATIA (V4 在容差范圍內(nèi)改變邊的類型 Filler surf 選擇一條曲面的自由邊來重建丟失曲面 Delete surf 同 delete面板 (只針對surfaces) Replace point 同 point edit 面板; 移動/保留 point Release point 同 point edit 面板; 必須與曲線關(guān)聯(lián),拓撲修補: 策略,通過模型尺寸和縮放系數(shù) 確定一個恰當(dāng)?shù)娜謫卧叽?根據(jù)全局單元尺寸確定一個幾何清理容差 在 options/geom cleanup、 automesh 和cleanup面板指定容

17、差 幾何清理容差設(shè)定了幾何清理工具能夠合并的最大間隙 容差 15-20% 全局單元尺寸可能導(dǎo)致網(wǎng)格扭曲 在模型各個區(qū)域操作過程中可多次改變?nèi)莶钪?使用拓撲顯示工具決定哪些部位需要幾何清理 使用equivalence 工具盡可能一次合并盡量多的自由邊 確保曲面不會發(fā)生不希望的退化 使用toggle 工具挨個處理剩余的自由邊 如果需要更多控制，使用replace工具 使用find duplicates工具檢查重復(fù)曲面并刪除 使用 filler surface 工具創(chuàng)建缺失曲面,Demo + Do-it-yourself,Exercise: Importing and Repairing CAD G

18、eometry,抽中面: 介紹,對于很多有限元分析, 部件用殼單元表示 厚度用數(shù)值來表示, 而不是幾何形狀 網(wǎng)格通常放在部件的中面上 CAD 幾何通常都是一些體, 或者是圍成體的一系列面. Midsurfacing 在中間平面位置生成一個面 網(wǎng)格直接劃分在該面上,抽中面: 工具,中面可以使用geom/ midsurface 面板得到 Auto Midsurface 從一組封閉曲面或?qū)嶓w自動抽取中面 有時在缺失曲面的情況下也能工作 缺失的曲面數(shù)量越多，結(jié)果越不可靠 Surface Pair 根據(jù)選擇的兩個曲面得到一個中面,抽中面: 工具,中面抽取后可以用midsurface面板中的工具進行修改

19、Quick Edit 通過修改曲面定點位置修補中面 Assign Target quick edit的擴展, 操作方法類似 Replace Edge 通過合并曲面的邊來填充間隙和細長條（slivers ） 同 edge edit 面板 Extend Surface 延伸兩曲面（如：筋板）直到相交 View Thickness 使用從兩個曲面定點延伸出來的白線查看中面的厚度（鼠標(biāo)查詢處）,抽中面: 流程和策略,得到一個封閉的面組或一個體 Midsurface : auto midsurface 要求一個封閉的體 如果需要，使用拓撲修理工具 對于復(fù)雜的部件,可以嘗試 defeature 一些定義體

20、的曲面 對于簡單的零件 create / solid可能會得到一個更好的結(jié)果 用midsurface面板生成中面 : auto midsurface 需要更多控制時使用surface pair 子面板 使用midsurface : editing tools 調(diào)整中面 察看中面并用中面編輯功能修正錯誤 一般使用 quick edit,Do-it-yourself,Exercise: Generating a Midsurface,Defeaturing: What is it?,根據(jù)分析要求, 某些幾何上的細節(jié)可以忽略. 這依賴于: 部件中裝配中的重要性 特征相對于分析關(guān)鍵區(qū)域的位置 特征的尺

21、寸 vs. 網(wǎng)格的平均尺寸 Defeaturing ：移除部件中的細節(jié)使部件形狀更簡單,Surface fillet,Pinholes,Edge fillets,Defeaturing: 工具,Geom/Defeature 面板,Do-it-yourself,Exercise: Removing details from a Midsurface Model,拓撲細化: What is it?,“Topology refinement” 是指通過修改拓撲得到質(zhì)量更高的網(wǎng)格 與defeaturing不同, 它通常不改變零件外形 CAD幾何常常會有影響網(wǎng)格質(zhì)量的拓撲細節(jié) 曲面曲率變化的地方就會存在

22、Edges 平坦廣順的區(qū)域也會被切成幾個面 Automesher會在存在edge的地方強制沿著edge放置節(jié)點，在存在固定點的地方必須放置結(jié)點 這將產(chǎn)生長度很小或角度很小或長寬比很大的單元，具體情況和幾何形狀有關(guān) CAD幾何曲面有時也會有復(fù)雜的外形 在高度復(fù)雜的形狀難以得到高質(zhì)量的網(wǎng)格 在曲面上增加edges將曲面切成更容易劃分的小區(qū)域 在需要有節(jié)點的地方增加固定點可以更好地控制網(wǎng)格,拓撲細化: 例子,抑制邊,增加邊,移除 固定點,增加 固定點,合并 固定點,After,Before,拓撲細化: 工具,Edge edit Toggle 選擇一條共享邊并抑制 (Un)Suppress 一次選擇多

23、條共享邊并抑制 Point edit Add 增加固定點 以控制網(wǎng)格模式 沿著edges增加固定點以控制節(jié)點分布 Suppress 去除不想要的 固定點 Replace 在同一個地方合并兩個固定點 Project 將固定點投影到鄰近的edge 需要的兩個edges之間對齊網(wǎng)格的時候有用 Surface edit 包含通過切割surfaces增加edges的所有功能 增加edges有助于在一個大的區(qū)域控制網(wǎng)格模式 Trim with nodes 用node 切割 surfaces Trim with lines 用 lines 切割 surfaces Trim with surfs/plane

24、用其它 surfaces 或定義一個 plane 切割 surfaces,拓撲細化: 工具,Quick edit 包含其它面板中已有的很多工具 主要是只需少量用戶輸入的快速編輯工具 Split surf-node: 通過兩個nodes之間的一條直線增加一個edge或切割一個surface Split surf-line:通過一個node和一條edge之間的垂線增加一個edge或切割一個surface . Washer split 沿著孔在曲面上生成一圈圓邊 沿著孔邊生成一圈全四邊形網(wǎng)格時很有用 Toggle 同 edge edit 面板 Remove Point 刪除選擇的 fixed poi

25、nt,拓撲細化: 工具,Quick edit, 繼續(xù) Replace point 同 point edit 面板 Add/remove point : point 通過選擇位置創(chuàng)建一個新的 Add point: line 沿著edge創(chuàng)建用戶指定個數(shù)的 固定點 along the selected edge Project point 同 edge edit 面板,拓撲細化: 技巧,劃分部件網(wǎng)格 眼觀部件查找是否有糟糕的網(wǎng)格模式 使用單元檢查功能查找單元質(zhì)量較差的部位 Check elems 面板, QI 面板等 使用 edge edit :(un)suppress 抑制edges 使用不同的

26、法向角度設(shè)置使得一次可以抑制盡可能多的 有時先抑制所有edges然后對需要的edges進行會更方便 在增加固定點之前先將原先的抑制掉 盡量抑制掉不需要的固定點,經(jīng)驗之談： 沒有固定的流程可供遵循，孰能生巧！,Do-it-yourself,Exercise: Refining Topology to Achieve a Quality Mesh,第四節(jié): Shell Meshing,Automeshing Checking and Editing Mesh,Automeshing: What is it?,automesh面板在已有曲面上創(chuàng)建網(wǎng)格 可以快速生成網(wǎng)格 大部分從CAD軟件導(dǎo)入的部件都

27、是以曲面（或者實體）的形式存在的 Automesh 允許一次對多個曲面進行劃分 曲面正確連接則網(wǎng)格也會正確連接,Automeshing: What is “topology”?什么是拓撲？,拓撲是部件內(nèi)每個曲面與其相鄰曲面的連接方式 曲面的連接關(guān)系是由edges控制的 如果edge與多個曲面相連，則認為這些曲面是相連的 曲面的edges根據(jù)連接曲面的個數(shù)進行歸類、命名并以不同顏色顯示,Free edge (red)自由邊（紅色） 只與一個曲面相連 曲面之間有自由邊表示曲面在這里是不共邊的,Shared edge (green) 共享邊（綠色） 與兩個曲面相連 被連的兩個曲面共邊,Suppressed edge (blue) 相當(dāng)于把曲面進行合并,T-junction edge (y