Hypermesh2017.2有限元分析的前处理1D单元连接

实体单元网格划分1 概述计算机辅助工程(CAE)在汽车行业应用已有很多年了，许多有限元理论及软件都得到了成熟运用。

但到目前为止，分析结果的精度很大程度上还是要靠前处理有限元模型的准确度来控制，而且在一个完整的有限元分析过程中，通常前处理都要占据百分之七八十的时间。

所以对CAE技术运用者来说前处理能力的提高也就显得尤为重要了。

而前处理能力的提高还需要有合适的前处理软件作保证，在众多前处理软件中美国Altair公司的HyperMesh是其中的佼佼者。

像在板壳单元、实体单元、焊接单元等的创建，以及与其它软件的接口等方面，都能表现出良好的性能。

其中尤其是在实体单元的划分方面有其独特的优势，以下将通过几个比较典型的实例来详细说明，同时也可以为以后再进行类似工作提供解决思路。

2 实例描述2.1 座椅垫实体几何的网格划分本例将通过一套座椅垫实体网格划分来介绍在HyperMesh8.0中新增加的处理实体几何的功能。

如图1所示是一套座椅垫，原始几何只有外表面的一层壳几何，而且几何形状也不规则，在以前不能处理实体几何的时候，一般处理方法是首先几何清理，然后通过添加一些辅助面构成封闭壳体，再根据经验把大块儿体分成相对较规则的若干小块儿，最后可以运用3D子面板中的Solid map-general或Linear solid等工具先把各个小块儿划分网格，然后再把各个小块缝合到一起。

这样做的不足是一方面需要做大量的辅助面，另一方面在划分各个小块儿时需要考虑最后缝合时的节点对应问题。

通过观察几何模型发现，虽然座椅垫几何形状不规则，但它没有局部突出或相贯的几何特征，所以可以考虑把板壳几何封闭后生成实体几何，再通过几何清理后得到如图2所示的几何体，运用3D子面板中的Solid map- volume工具，设置好相关参数后就可以自动划分出以六面体为主五面体为辅的实体网格。

而且软件自动划分的网格能够完全与几何贴合，网格质量还比较好，只需稍微调整一下后就可以全部达到网格质量要求。

基于HyperMesh有限元前处理技术探究摘要依据有限元网格划分的基本原则,通过HyperMesh与CAD和CAE软件良好的接口,实现几何模型的导入和模态分析,提高有限元分析工作的质量和效率。

关键词HyperMesh;网格划分;有限元模型HyperMesh是一个高性能有限单元前后处理软件,它可以在高度交互及可视化的环境下对已有模型进行有限元网格划分、载荷以及约束的加载,并最终对所得结果进行分析及处理。

HyperMesh具有较高的处理速度,适应性和可定制性,并且对有限元模型的规模没有软件限制。

最重要的是HyperMesh还提供了与很多求解器的接口,可以直接读取多种类型的计算结果,具有很好的兼容性,它还支持利用有限元模型进行几何模型的重新构建。

1HyperMesh网格生成方式和其它有限元前后处理软件一样,利用HyperMesh进行网格的离散化可以应用两种常用方式:直接创建节点与单元,或者依托几何模型创建有限元模型。

对于前一种方式,通常用于简单模型的建立,方便而且直观,但是对于较为复杂的零件或是多部件的装配体就很难实现了。

而后一种方式却能很好地实现复杂模型的网格划分工作,利用其集合(collector)的概念,能对整个装配体实现有序管理。

在板模型中由于设计的零件较多,模型较为复杂估采用第二种方法,分别为各个零件建立起一个集合,再在集合种对其进行处理。

对于几何模型的获取,HyperMesh不仅具有较为完善的模型建立功能,还可以和其它CAD软件共享数据,通过直接输入或输出几何模型,可以大大减少重复性的工作。

HyperMesh软件通过其接口可以从常用的三维实体造型软件如UG、PRO/E、CATIA等直接获得模型信息。

本次毕业设计工作也借助了HyperMesh 的这一特点,并非在HyperMesh中建立模型,而是利用HyperMesh强大的几何清理功能,完善几何模型,以适应网格划分的需要。

前处理包括产生一个有限元模型的几何体的全过程,输入物理和材料特性,划分网格,描述边界条件和载荷,以及检查模型等,常用功能接口如图1～图3所示。

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。

1.选择求解器模版，如Ansys，Ls-Dyna，Nastran等2.导入CAD模型，如ProE，UG等3.几何清理4.Mesh 网格划分可以从面网格开始，也可以从体网格开始。

可以看看相关教程。

5.单元连接主要针对组件特别有用，可以看看我自己的总结/thread-838626-1-1.html/304618/spacelist-blog-itemtypeid-10686.单元检查和修改7.设置单元类型和材料建议在ANSYS中设置，因为Hypermesh和ANSYS中的材料属性有些出入这里要注意壳单元要设置单元的厚度，beam单元要设置界面信息把这些设置完成后，设置Component相应属性的单元和材料及属性信息8.清理单元主要针对由面生成的体网格中含有的面单元的情况9.(Optional,可选)设置边界和载荷，以及接触等10.删除所有几何11.导出FE模型3~9项可以交叉进行（这是Hypermesh相对于其他前处理软件的优势）要针对组件的连接，如焊接结构，铆接，杆状连接，铰接等等……可以用5种方法解决1.接触2.connect单元1D、2D、3D都可以，里面有很多可以用的单元spot、seam、Bolt等对于焊接单元spot、seam大多是求解器都支持，但是对于Bolt连接不一定，如Ansys就不支持bolt在Ls-Dyna，Nastran，Hypermesh(default)，radioss和OptiStruct(Hypermesh自带求解器)都能被支持在Nastran里，bolt的类型特别丰富，可以满足大多数需求3.1D rigids（用于刚性连接，在其他求解器面板中可能为rbe2）rbe3（柔性单元），还有如beam，spring等4.edges融合相近的节点或者单元，容差tolerance一般设置为单元的大小的20%，超过这个值会引起单元畸形5.单元来填充单元之间的间隙大于单元大小如果确实要连接间隙在单元大小20%~100%之间的节点或者单元，可以使用equilance来手动连接只要你愿意，还有其他的很多方法，自己可以好好摸索。

HyperMesh概述——综合功能最强大的有限元前处理器ANSYS学习与应用分享·解惑·技术变现HyperMesh 是一款市场领先的多学科有限元前处理器，它可以对最大、最复杂模型的生成过程（从导入 CAD 几何结构到导出可随时运行的求解器文件）进行管理。

最近 20 多年来，HyperMesh 已逐渐发展成为业内领先的前处理器，是概念和高保真建模的首选。

该软件具备高级的几何结构创建和网格划分功能，提供了便于快速生成模型的环境。

能够快速生成高质量网格是HyperMesh 的核心功能之一。

目前，模块化子系统设计和对新材料的不断探索成为行业的大势所趋；HyperMesh 含有先进的模型组装工具，能够对生成和组装复杂的子系统提供支持，此外，先进的创建、编辑和可视化工具还可助力层压复合材料建模。

借助网格变形和几何结构尺寸标注功能，可以对设计进行更改。

HyperMesh 是一种独立于求解器的环境，拥有丰富的 API，因此可以实现高级定制。

全球已有成千上万家客户采用HyperMesh 生成和管理模型，该软件支持各种 CAD 和求解器接口，因此非常适合大多数垂直市场和领域。

优势强大的企业级有限元分析建模解决方案•HyperMesh 与各种 CAD 和 CAE有直接接口，支持自定义集成方式，可以无缝地融入任何工程设计环境中。

•HyperMesh 为用户提供了一个强大、通用的企业级有限元分析建模平台，帮助用户最大程度降低在建模工具上的投资及培训费用。

高速、高质量的网格划分技术•依靠壳、四面体或六面体的自动网格划分或半自动网格划分功能，HyperMesh 简化了复杂模型的建模流程。

通过自动化装配模型功能及批处理网格划分功能提高用户效率•HyperMesh 与PDM 紧密连接，便于双向通信，此外，HyperMesh 可以直接管理零部件表现形式及配置。

•批处理网格划分技术无需用户进行手工的几何清理及网格划分工作，可加快模型的开发过程。

Hypermesh与其它有限元软件的接口及单位(轉)一：单位：1.默认：tonne，mm，s, N, MPa单位系统，这个单位系统是最常用，还不易出错（吨，mm 和s）备注：长度：m；力：N；质量：kg；时间：s；应力：Pa；密度：kg/m3长度：mm；力：N；质量：吨；时间：s；应力：MPa；密度：吨/m m 32.Hypermesh公英制设置：1）永久菜单里的option。

2）8.0里面可以自定义设置:control card-->DTI_UNIT中可以设置。

二：hypermesh与其他软件的几何接口问题汇总（一）Autocad建立的模型能导入hypermesh：因为autocad的三维建模功能不是很强，一般不建议在autocad里面进行建模。

如果已经在autocad里面建好模型的话，在autocad里面存贮成*.dxf的格式就可以导入到hypermesh里面。

（二）catia的装配件导入hm：转为step格式或者是iges格式。

（三）UG.NX3版本导入Hypermesh7.0。

用igs格式可以，但是igs容易丢失信息。

一般都是把NX3的prt文件导成catia格式的model 文件，然后import到hypermesh中，stp的效果还可以（四）在hm画好的网格能导入patran继续划分：用Nastran求解，确实在patran做前处理比较方便，先存为bdf文件，一点信息都不会丢。

hypermesh 和patran 都是前处理器，只要存成某一个求解器的文件格式（如nastran的dat/bdf 文件），都可以打开的。

（五）hm划的网格导入fluent：在hypermesh中输出bdf格式,用fluent导入即可。

（六）在hypermesh里划分的网格导到marc：在hypermesh中输出dat格式.准备只用hypermesh分网，这样comp的card image、material是否要设？user profile设成哪个？是nastran吗？comp的card image、material可以不设的，这些工作可以在marc做，user profile设成hypermesh就可以了！(七) HM剖分的网格导入Patran在HYPERMESH中完成网格划分后，将模型导入到PATRAN进行边界条件、载荷的设定。

Hypermesh使用技巧总结1、hypermesh划分的网格其中一部分单元的节点连接顺序是顺时针的，导致计算不能进行，请问大侠如何在hypermesh中改变节点连接的顺序呢？谢谢！if is shell element, reverse the element normal!if 1-D element, you will need to recreat it2、面上网格分不同的comp划分，但划分后所有网格并不是连续的，只有同一个comp的网格连续，和临近的comp相邻的网格不连续，就是存在重叠的单元边和结点，如何合并为连续的单元（1）Tool －>edges 下找出并合并面单元的自由边和找出并删除重节点（2）Tool －>faces 下找出并合并体单元的自由面和找出并删除重节点3、hypermesh中如何将网格节点移动到指定的线或者面上。

project.4、偶很想知道OI mesh定义是什么，和普通的mesh有什么区别普通mesh的网格经过clean up 或QI 调整后就跟QI mesh划分的网格效果差不多，QI的具体参数可以自行设定。

QI主要目的是为了节省时间，QI就是Quality Index——质量导引HM最强调的就是网格质量的概念，有限元计算的精度取决于网格质量，再好的求解器如果网格质量不好，计算的精度也不会好。

5、hypermesh中，我想提取一个面的线，映射到另外的面上，然后用那个线来分面，该怎么做呢？如果是几何面，但是没有你需要的边界线的话，你可以在几何面上已有的边界线上create nodes，然后利用这些nodes --〉lines /create，建立你需要的线，再project；或者最简单的办法，选择surf edit/line from surf edge如果是网格面，你可以geom/fea->surface，再project，或者直接project nodes，利用nodes可以直接划分面6、我的模型画出六面体单元了，但是是8节点的，想变成20节点的，怎么变？我用的是solidmap 功能生成六面体单元的？1D or 2D or 3D下面的order change7、直接在已分网的体表面上，create elements through nodes，这个要在哪个菜单实现？我找不着edit/element中不是有个create吗？那就是通过node建单元8、对灰线构成的区域划分2D网格，网格后发现灰线变成了红线，是怎么回事呢？对计算结果有影响么？灰色的是lines，至于为什么画完网格后会变成红色，是因为生成了surface，surface的自由边会由红色来表示。

3D ——order change----change-to 2rd(2次单元)3D 单元专程2次单元后会发现有的网格会有问题，再change to 1rd ，然后再一次单元上修改网格，再次转回2次单元，这时会记住前次的中间节点，因此jcuobi 会很小，可能不能导入ansys 分析。

解决方法：可以通过把2维网格复制到另一个层里，去修改网格，然后再生成3维网格和转换成2次单元。

Solid95对应2次单元 相当于 solid45对应一次单元 要设置（螺栓）预紧力单元 要用179单元 在ansys 中设置。

Ansys 分析hypermesh 处理部分：1首先设置hypermesh （9.0）到ansys 分析的处理，设置如下图2 为以上为设置材料设置方法一设置材料方法2设置材料的密度 弹性模量和泊松比3．创建单元类型4 做接触面（要先设好单元类型在设接触对）选择为3D ontact 然后点击进入主界面来选择来选择目标面，进入如图所示的界面（选择“目标面”所在的体，然后点击，根据提示选择next 再选择目标“体”的接触面上的网格单元。

目标面与接触面的选择问题:目标面为粗糙一些的面（相对粗、大、硬点的面）、接触面为相对于不太硬的面。

）同样的方法选择接触面！！！接触对过程中关键字：关键字5和关键字9选下拉菜单中的3 用来调节接触对之间的间隙容差。

下面两副图中的关键字是相互对应的。

网格质量要求：四面体要求min angle 大于7°jacobian大于0.7;对于六面体要求：min angle 大于7°jacobian 大于0.7 还有长宽比aspect小于151. Analytical rigid surfaces and rigid-element-based surfaces must always be the master surface.2. if a smaller surface contacts a larger surface, it is best to choose the smaller surface as theslave surface.3. If that distinction cannot be made, the master surface should be chosen as thesurface of the stiffer body. (The stiffness of the structure and not just the material should be considered when choosing the master and slave surface.)4. the master surface should be chosen as the surface with the coarser mesh if the two surfaces are on structures with comparable stiffnesses.(For nonlinear element ,take half of element length)。