HyperMesh宝典之梁截面

HyperMesh梁单元和壳单元的混合建模本文根据工程实例,应用有限元软件HyperMesh 11。

0进行梁单元和壳单元的混合建模，并在其中详细论述，梁单元在与壳单元混合建模的过程中如何对梁单元进行偏置处理，保证梁单元与壳单元的所有节点完全耦合.在焊接工艺中，梁单元与壳单元的使用可以大大提高整体焊接结构的抵抗变形能力，避免单独使用壳单元时强度和刚度的不足.HyperMesh软件中提供了大量标准梁的截面，也可以通过实际应用需求单独创建梁截面。

在1D面板中点选HyperBeam选项，如图1所示。

图1 1D面板中的HyperBeam选项HyperBeam中提供了大量的梁截面，如图2所示。

图2 HyperBeam下的各种梁截面图2中红色箭头所指的是各种标准梁截面的属性，包括H型梁，L型梁，工型梁等等.可以根据实际需求进行选择,而且可以自己独立进行尺寸编辑。

图2中的shell section可以建立独立的壳截面，solid section可以建立独立的实体截面。

在建立完成各种梁的截面属性之后，可以通过edit section进行梁截面属性的修改。

以上主要介绍了1D梁单元的使用情况，下面将根据工程实例对壳单元和梁单元的混合建模进行详细的介绍。

图3是梁单元和壳单元焊接之后的三维图，图4是图3中梁单元以1D显示的情况.二者之间的切换功能键如图5所示.图3 梁单元和壳单元焊接之后梁单元以3D显示图4 梁单元和壳单元焊接之后梁单元以1D显示图5 梁单元1D与3D之间的切换功能键下面介绍梁单元的具体创建方法，不再讲述壳单元的建立方法。

首先建立Beam Section,在软件左侧右键create—-Beam Section，在出现的对话框窗口中对Bean进行命名。

具体的过程如图6所示。

图6 Beam的建立过程之后进入1D——HyperBeam面板，选择Standard section选择Standard Channel面板,打开面板后对各个参数进行修改，如图7所示。

hyperworks中梁单元的偏置一．前言在壳单元表面建梁单元时，梁单元的剪心与壳单元的节点重合，在三维显示时两者之间就会有间隙或产生干涉，如图1，因此，为了更加准确地模拟两者之间的关系，需对梁单元进行偏置。

对于梁局部坐标系与全局坐标系正交的情况，梁的偏置在全局坐标系中就可以完成。

但如果梁的局部坐标系与全局坐标系不重合时，如圆桶或圆锥表面的梁单元，通过在全局坐标系中对其进行偏置就很麻烦，只能一个个梁偏置，对于大型模型中的梁单元可能有成千上万个，根本无法完成，因此，本文档主要介绍了一种能对其一次性偏置的方法。

图1梁单元与壳单元产生间隙或干涉二．局部坐标系与全局坐标系正交梁的偏置1.建立梁单元2.对梁单元进行偏置在bars面板中选中update→选择梁单元→在offset a和offset b中根据全局坐标系方向设置要偏置的数值→在orientation中随意设置一个方向（虽然不更新局部坐标系，但也必须设置一个值）→点击update勾选offset at a与offset at b点击update，则偏置成功三．局部坐标系与全局坐标系不正交梁的偏置1.建立梁单元2.对梁单元进行偏置1）建立局部坐标系：为了方便一次对梁单元进行偏置，建议将局部坐标系建立在圆桶（或圆锥）截面圆的中心，并且坐标系类型为cylindrical。

注意，此时坐标系三轴分别为r，t，z。

2）将梁的节点赋给刚建立的局部坐标系然后点击set displacement。

3）对梁单元偏置进入bars面板，选择update→选择梁单元→根据局部坐标系方向设置偏置值→将类型设置offsets in displacement→在orientation中随意设置一个方向（虽然不更新局部坐标系，但也必须设置一个值）→点击update勾选offset at a与offset at b，点击update则梁偏置成功。

F 合适窗口大小 D display窗口H help文件F2 delete panelF12 auto mesh panel F10 elem check panel F5 mask panel F6 element edit panel Ctrl+鼠标左键旋转Ctrl+鼠标滑轮滑动缩放Ctrl+鼠标滑轮画线缩放画线部分Ctrl+鼠标右键平移F11 quick edit panel Ctrl+F2 取图片保存到F9 line edit panel R rotation 窗口F4 distance panel 可以寻找圆心W windows窗口G Global panel O Option panelShfit+F1……新窗口Shfit+F11 operation窗口Shfit+ctrl 可以透视观察Shfit+F12 smooth 对网格平顺化Shifit+F3 检查自由边，合并结点鼠标中键确认按纽Shot cut一 hypermesh网格划分⑴单元体的划分1.1 梁单元该怎么划分？Replace可以进行单元结点合并，对于一些无法抽取中面的几何体，可以采用surface offset 得到近似的中面线条抽中线：Geom中的lines下选择offset,依次点lines点要选线段，依次选中两条线，然后Creat.建立梁单元：1进入hypermesh-1D-HyperBeam，选择standard seaction。

在standard section library 下选HYPER BEAM在standard section type下选择solid circle(或者选择其它你需要的梁截面。

然后create。

在弹出的界面上，选择你要修改的参数，然后关掉并保存。

然后return.2 新建property,然后create（或者选择要更新的prop）,名称为beam,在card image 中选择PBAR,然后选择material，然后create.再return.3 将你需要划分的component设为Make Current,在1D-line mesh，选择要mesh的lines,选择element size,选择为segment is whole line,在element config:中选择bar2，property选择beam(上步所建的property.然后选择mesh。

hypermesh 面板HyperMesh的主要面板Nodes（节点）子面板的选项及功能Lines（线）子面板的选项及功能Surfaces(曲面)子面板的选项及功能1、单元面板One-dimensional(一维单元)子面板的选项及功能shells(壳单元)子面板的选项及功能Solids子面板的选项及功能2、载荷和边界条件面板载荷和边界条件面板3、管理面板管理面板4、结果面板结果面板6、编辑面板编辑面板7、输入/输出面板输入/输出面板8、客户化面板客户化面板9、视图面板视图面板10、xy绘图面板Xy绘图面板11、混合面板混合面板12、优化面板优化面板13、安全性分析安全性分析面板14、求解器面板求解器面板Hypermesh中常用快捷键Hypermesh中常用快捷键F1 -- Hidden Line 隐藏线F2 -- Delete 删除（删除任何对象都用此命令）F3 -- Replace 合并两个节点F4 -- Distance 测量距离，角度等F5 -- Mask 隐藏F6 -- Element Edit 单元编辑（创建，合并，分割单元等）F7 -- Align Node 节点共线排列F8 -- Create Node 创建节点F9 -- Line Edit 线编辑（非边界编辑）F10 -- Check Elem 单元质量检查F11 -- collectorsF12 -- Automesh 自动网格划分Shift+F1-F12Ctrl+F1-F6Key Function key only plusSHIFT plus CTRL keyF1 hiddenline color pr int slideF2 delete tempnodes slide fileF3 replace edgesprint eps (Note: Works only on UNIX)F4 distance translateeps fileF5 mask findprint b/w epsF6 elementedit split JPEG fileF7 align node projectF8 create node node editF9 line edit surf editF10 check element normalsF11 collectors organizeF12 automesh smootha arc 弧形b back返回以前视图c centerd display 进入显示面板f fill 以适当比例全图形窗口显示模型g global 进入Global参数设置面板h 打开在线帮助文件m 显示/关闭下面的工具面板o option 显示选项参数设置面板p plot 刷新显示r rotates slide 移动缩放，鼠标上下拖动时缩放t true view 设定视角显示v 进入user view dialogw windowsz zoom，按住鼠标在模型上画一个圈，松开鼠标后即显示圈内部分Hypermesh中常用英文关键词dangle 摇摆Warpage 翘曲, 扭曲, 热变形Aspect_Ratio 纵横比屏幕高宽比Split v.劈开, (使)裂开, 分裂, 分离n.裂开, 裂口, 裂痕Tria Triaangle trigon n.三角形,ellipsoid n.椭圆体project 投影计划实施normals 法线align node 对齐节点surfaces and faces 曲面和表面duplicate adj.复制的n.复制品vt.复写, 复制reject 否定拒绝exponential 指数tol tolerance 公差mandatory 命令的, 强制的, 托管的retrieve v.重新得到n.找回centroid n. 质心trim adj. 整齐的, 整洁的vt. 整理, 修整, 装饰morph 变形Solid 体Connectors 焊点Loads (constraints, forces, pressures,etc.) 约束，集中力，面力等Equations (mathematical link between nodes) 约束方程Multibodies 多刚体equivalency n. 相等, 等价skew adj. 歪斜的abort 异常中断, 中途失败biasing 偏置, 偏压algorithm [数]运算法则curvature 弯曲, 曲率chordal 弦的似弦的Interior Angle 内角Aspect Ratio 长宽比Skew Angle 扭曲程度Warp Angle 翘曲度Chordal Deviation 弦差Jacobian 雅可比plate 面solid 体hexa hexahedral 六面体的TetraMesh 四面体网格划分detach 分开分离criteria 标准Drag 拉伸Spin 旋转Line Drag 沿线拉伸Element Offset 单元偏移Linear Solid 线性近似Solid Map 映射beamsectcols 保存梁截面信息的collectorbeamsects 梁截面non-rigid adj.非刚性的Moments of inertia 转动惯量arrow tip 箭头invoke 调用intersect vt. 横断vi. (直线)相交, 交叉conics n.圆锥曲线论, 锥线论NURBS (non-uniform rational B-spline) Used to represent lines that are not straight or elliptical.piecewise adv.[数]分段地planar 平面的tangent 切线permute 序列改变The permute panel allows you to permute node, element, point, line, surface, and component data. Use this function to exchange the axes of a coordinate system.reparam (reparameterize) 确定参数torus Used to represent a toroidal surface. 超环面cone 锥形物圆锥体nested 嵌套的pertaining to 属于关于附属menu buttongreen Functions or executable itemsyellow Collectorsred Return or abort (异常中断)cursor n. 指针rectangular adj. 矩形的, 成直角的tetrahedral adj. 有四面的, 四面体的specular adj. 镜子的weld vt.焊接 n.焊接, 焊缝thetaadjacent 邻近的, 接近的utility 效用有用pinhole n.针孔, 小孔filletbead 筋冲压beam 梁edge fillet 边缘倒圆过渡圆滑部分planar adj. 平面的, 平坦的contour 云图如果一个面和超过一个面以上共同使用一条边界，就认为是连续的(“HyperMesh 里称为：equivalenced”)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；defeature: 面板duplicates: 重复面–查找并删除重复面quick edit : 面板filler surf:填补曲面–在自由曲面边界上，选择一条线来自动修补丢失的面。

hypermesh 面板HyperMesh的主要面板1、几何面板Nodes（节点）子面板的选项及功能Lines（线）子面板的选项及功能Surfaces(曲面)子面板的选项及功能1、单元面板One-dimensional(一维单元)子面板的选项及功能shells(壳单元)子面板的选项及功能Solids子面板的选项及功能2、载荷和边界条件面板载荷和边界条件面板3、管理面板管理面板4、结果面板结果面板6、编辑面板编辑面板7、输入/输出面板输入/输出面板8、客户化面板客户化面板9、视图面板视图面板10、xy绘图面板Xy绘图面板11、混合面板混合面板12、优化面板优化面板13、安全性分析安全性分析面板14、求解器面板求解器面板Hypermesh中常用快捷键Hypermesh中常用快捷键F1 -- Hidden Line 隐藏线F2 -- Delete 删除（删除任何对象都用此命令）F3 -- Replace 合并两个节点F4 -- Distance 测量距离，角度等F5 -- Mask 隐藏F6 -- Element Edit 单元编辑（创建，合并，分割单元等）F7 -- Align Node 节点共线排列F8 -- Create Node 创建节点F9 -- Line Edit 线编辑（非边界编辑）F10 -- Check Elem 单元质量检查F11 -- collectorsF12 -- Automesh 自动网格划分Shift+F1-F12 Ctrl+F1-F6Key Function key only plus SHIFT plus CTRL keyF1 hidden line color print slideF2 delete temp nodes slide fileF3 replace edges print eps (Note: Works only on UNIX)F4 distance translate eps fileF5 mask find print b/w epsF6 element edit split JPEG fileF7 align node projectF8 create node node editF9 line edit surf editF10 check element normalsF11 collectors organizeF12 automesh smootha arc 弧形b back返回以前视图c centerd display 进入显示面板f fill 以适当比例全图形窗口显示模型g global 进入Global参数设置面板h 打开在线帮助文件m 显示/关闭下面的工具面板o option 显示选项参数设置面板p plot 刷新显示r rotates slide 移动缩放，鼠标上下拖动时缩放t true view 设定视角显示v 进入user view dialogw windowsz zoom，按住鼠标在模型上画一个圈，松开鼠标后即显示圈内部分Hypermesh中常用英文关键词dangle 摇摆Warpage 翘曲, 扭曲, 热变形Aspect_Ratio 纵横比屏幕高宽比Split v.劈开, (使)裂开, 分裂, 分离 n.裂开, 裂口, 裂痕Tria Triaangle trigon n.三角形,ellipsoid n.椭圆体project 投影计划实施normals 法线align node 对齐节点surfaces and faces 曲面和表面duplicate adj.复制的 n.复制品 vt.复写, 复制reject 否定拒绝exponential 指数tol tolerance 公差mandatory 命令的, 强制的, 托管的retrieve v.重新得到 n.找回centroid n. 质心trim adj. 整齐的, 整洁的 vt. 整理, 修整, 装饰morph 变形Solid 体Connectors 焊点Loads (constraints, forces, pressures,etc.) 约束，集中力，面力等Equations (mathematical link between nodes) 约束方程Multibodies 多刚体equivalency n. 相等, 等价skew adj. 歪斜的abort 异常中断, 中途失败biasing 偏置, 偏压algorithm [数]运算法则curvature 弯曲, 曲率chordal 弦的似弦的Interior Angle 内角Aspect Ratio 长宽比Skew Angle 扭曲程度Warp Angle 翘曲度Chordal Deviation 弦差Jacobian 雅可比plate 面solid 体hexa hexahedral 六面体的TetraMesh 四面体网格划分detach 分开分离criteria 标准Drag 拉伸Spin 旋转Line Drag 沿线拉伸Element Offset 单元偏移Linear Solid 线性近似Solid Map 映射beamsectcols 保存梁截面信息的collectorbeamsects 梁截面non-rigid adj.非刚性的Moments of inertia 转动惯量arrow tip 箭头invoke 调用intersect vt. 横断 vi. (直线)相交, 交叉conics n.圆锥曲线论, 锥线论NURBS (non-uniform rational B-spline) Used to represent lines that are not straight or elliptical.piecewise adv.[数]分段地planar 平面的tangent 切线permute 序列改变 The permute panel allows you to permute node, element, point, line, surface, and component data. Use this function to exchange the axes of a coordinate system.reparam (reparameterize) 确定参数torus Used to represent a toroidal surface. 超环面cone 锥形物圆锥体nested 嵌套的pertaining to 属于关于附属menu buttongreen Functions or executable itemsyellow Collectorsred Return or abort (异常中断)cursor n. 指针rectangular adj. 矩形的, 成直角的tetrahedral adj. 有四面的, 四面体的specular adj. 镜子的weld vt.焊接n.焊接, 焊缝thetaadjacent 邻近的, 接近的utility 效用有用pinhole n.针孔, 小孔filletbead 筋冲压beam 梁edge fillet 边缘倒圆过渡圆滑部分planar adj. 平面的, 平坦的contour 云图如果一个面和超过一个面以上共同使用一条边界，就认为是连续的(“HyperMesh里称为：equivalenced”)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；defeature: 面板duplicates: 重复面–查找并删除重复面quick edit : 面板filler surf:填补曲面–在自由曲面边界上，选择一条线来自动修补丢失的面。

Hypermesh补面及划分网格实用手册作者：朱彦峰2008年8月第一章2Dmeshing 过程Hyperworks （为有限元分析做前处理和后处理） —— Hypermesh ： *为forge 提供的是#.nas 文件，2D 网格后的曲面。

使用步骤：1打开hypermesh 软件后，在user profiles 菜单中选择hypermesh 和nastran ；或通过preferences 下拉菜单//user profiles 进行如上操作；2选择files 设置输入文件的参数；将2处点开选择输入文件类型；设置scale factor 和才leanup tol ；在选择import 输入文件。

3输入模型后：Organize >> collectors (给名；改变颜色；选择components ；和pshell。

Shift+F11或Organize >> Entities （按surfs ，将选择的曲面copy 或移入该收集，作为参考）；首先通过左上角model 树将新收集隐藏（在选hide 前应先选configure browser 一次，否则隐藏不了。

210.500利用下面的工具进行放缩/移动和旋转等；（+、-可放缩）； 可用return 返回；利用3处按钮控制模型是否着色显示；并设置Auto 到by 2D top ；4 修补几何体：（1）Geom —— auto cleanup （2）利用，每次只勾选一个复选框，再利用相互切换，同时运用Geom状态下的各个工具修补曲面，消除红色和黄色边界线。

（edge edit —— （un ）supress 可以删除锐角边，便于应力分析及meshing ；）3部分修补工具：***Esc —— return 退出或返回；***F1 —— Hidden line 隐藏线；***F2 —— Delete Entities 删除；***F3 —— Replace 替换；***F4 —— Distance 距离；***F5 —— Mask 掩饰；（遮蔽不必要的部分；或非别mesh不同部分曲面）***F6 —— Edit Elements 编辑；***F8 —— Create Nodes***F9 —— Line edit***F10 —— check elements – Evaluates element quality of the generated mesh ***F12 —— Auto meshToggle 将相切连续以上的边转化为suppressed 边，作为一个平面计算。

在 HyperMesh 中，cbar是用于定义梁元素的卡片类型，而hypermeshcbar似乎是一
个可能的错字或误解。

让我解释一下 HyperMesh 中cbar卡片的梁类型。

cbar卡片：
在 HyperMesh 中，cbar卡片用于定义一维梁元素，它是有限元模型中表示梁结构
的一部分。

cbar卡片包含了定义梁元素的一些关键信息，例如节点连接、截面属性、材料属性等。

以下是cbar卡片的一般结构：
其中：
•EID是梁单元的元素编号。

•PID是与梁相关联的截面属性的编号。

•GA和GB是梁的两个节点编号，表示梁的起始和结束节点。

•X1, X2, X3是局部坐标系下的梁轴方向的方向余弦。

•OFFT是梁的转角偏移角度。

梁的类型：
梁元素的类型通常取决于梁的几何形状和截面类型。

在cbar卡片中，可以通过设
置不同的截面属性 (PID) 来定义不同类型的梁，例如：
•矩形截面梁：使用矩形横截面，适用于长方形或正方形梁。

•圆形截面梁：使用圆形横截面，适用于圆柱形梁。

•I 型截面梁：使用 I 型截面，适用于工字型梁。

•T 型截面梁：使用 T 型截面，适用于 T 型梁。

截面属性的选择和设置决定了梁的类型和特性。

示例：
以下是一个简单的cbar卡片示例，定义了一个矩形截面的梁元素：
这表示编号为 1 的梁元素，使用截面属性编号为 1（PID），起始节点为 10，结束节点为 20，梁轴方向在全局坐标系中与 x 轴重合，没有转角偏移。

hypermesh基础教程（进门、经典）[宝典] 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。