Hyperworks单元类型的选择

hyperworks有限元仿真-第5章_1D⽹格划分V1D⽹格划分本章介绍“Practical Finite Element Analysis”⼀书中的部分内容。

Matthias Goelke审查了本⽂并添加了部分内容。

5.1 何时使⽤1D单元某⼀维度的尺⼨相⽐另外两个维度⼤很多：单元形状–线⽤户提供的数据–剩下两个维度的尺⼨，截⾯积单元类型–⼆⼒杆、杆、梁、管、轴对称壳等实际应⽤–长轴、梁、销连接、连接单元5.2 刚度矩阵推导什么是刚度以及为什么我们在FEA中需要它？刚度‘K’定义为⼒/长度（单位N/mm）。

物理意义–刚度等于产⽣单位位移所需要的⼒。

刚度取决于⼏何形状以及材料属性。

铸铁低碳钢铝考虑3个⼏何尺⼨完全相同的⼆⼒杆–铸铁、低碳钢和铝。

如果我们测量产⽣1mm位移所需要的⼒，铸铁需要的⼒最⼤，然后依次是低碳钢和铝，即KCI > KMS > KAl。

低碳钢低碳钢低碳钢现在考虑3个相同材料不同截⾯的⼆⼒杆。

同样，产⽣单位位移所需要的⼒是不同的。

所以，刚度不仅依赖于材料，也依赖于⼏何形状。

刚度矩阵的重要性- 对于结构分析，刚度是⼀个⾮常重要的属性。

线性静态分析的⽅程是[F] = [K] [D]。

⼒通常是已知的，位移是未知的，⽽刚度是单元的特有属性。

这就意味着如果我们⽤公式表达⼀个给定形状的刚度矩阵，⽐如线、四边形或者四⾯体，那我们就可以通过⽹格划分来表达任何⼏何形状并使⽤⽅程F = K D求解。

公式表达刚度矩阵的⽅法：1) 直接法2) 变分法3) 加权残值法直接法很容易理解，但是很难⽤电脑程序表达。

⽽变分法和加权残值法很难理解，但是从编程的⾓度来说很简单。

这就是为什么所有的软件要么使⽤变分法，要么使⽤加权残值法。

直接法推导⼆⼒杆单元的刚度矩阵：直接法推导刚度矩阵的⽅法：对于⼀个给定的单元，假设有n个⾃由度（⽐如，⼀个quad4单元的所有⾃由度= 4*6 = 24）。

步骤1）假设第⼀个⾃由度≠ 0，并且其它所有⾃由度= 0。

《深度解析Hypermesh焊缝单元类型》一、简介在有限元分析中，焊缝单元类型是一个至关重要的概念。

在Hypermesh软件中，焊缝单元类型的选择对于模拟焊接结构的力学行为至关重要。

本文将从深度和广度两个方面对Hypermesh焊缝单元类型进行全面评估，并为读者提供深度探讨焊缝单元类型的有价值文章。

二、首先我们要了解什么是焊缝单元类型在有限元分析中，焊缝单元类型是指用来模拟焊接结构的单元类型。

在Hypermesh软件中，常见的焊缝单元类型包括焊接弧段单元、焊缝单元等等。

这些单元类型有不同的特点和适用范围，选择合适的焊缝单元类型对于模拟焊接结构具有重要的意义。

三、深入探讨焊缝单元类型的选择1. 焊缝单元类型的选择对于模拟焊接结构的影响在模拟焊接结构时，我们需要根据实际结构的焊接特点选择合适的焊缝单元类型。

不同的焊缝单元类型具有不同的特点和适用范围，选择合适的焊缝单元类型可以更准确地模拟焊接结构的力学行为，提高分析结果的可靠性。

2. 焊缝单元类型的应用案例以实际案例为例，我们可以深入探讨不同焊缝单元类型的适用范围和特点，结合具体的工程实例，分析选择不同焊缝单元类型对于模拟焊接结构的影响，并为读者提供深刻的理解和实际操作指导。

四、回顾性总结通过本文的深入探讨，我们对Hypermesh焊缝单元类型有了更深入的理解。

选择合适的焊缝单元类型对模拟焊接结构具有重要的意义，合理的焊缝单元类型选择可以提高分析结果的可靠性，为工程实践提供更深刻的指导。

个人观点和理解作为一名有限元分析工程师，我深知焊缝单元类型的选择对于模拟焊接结构的重要性。

在实际工程中，合理的焊缝单元类型选择可以提高分析结果的准确性，为工程设计和优化提供可靠的依据。

我建议工程师在模拟焊接结构时，应该根据实际情况选择合适的焊缝单元类型，并在实践中不断总结经验，提高自身的分析能力。

总结通过本文的深入探讨，我们对Hypermesh焊缝单元类型有了更深入的理解。

最近老有新手问单元类型选择的问题，简单地总结了一下实际工程中最常用的，最常见的单元类型的选择问题。

希望能对新手有所帮助。

具体内容：（内容和附件中的pdf文件完全一样）初学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。

单元类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。

在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，然后，对于每一种单元类型，每个节点有多少个自由度，它包含哪些特性，能够在哪些条件下使用，在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。

1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？这个比较容易理解。

杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。

梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。

如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。

对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于：1)beam3是2D的梁单元，只能解决2维的问题。

2)beam4是3D的梁单元，可以解决3维的空间梁问题。

3)beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。

2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。

而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。

实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。

shell63是四节点的shell单元(可以退化为三角形)，shell93是带中间节点的四边形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。

hypermesh焊缝单元类型摘要：1.介绍Hypermesh 焊缝单元类型2.详细说明Hypermesh 焊缝单元类型的特点和应用场景3.分析Hypermesh 焊缝单元类型的优势和局限性4.总结Hypermesh 焊缝单元类型的重要性正文：Hypermesh 焊缝单元类型是计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）中常用的一种单元类型，主要用于模拟和分析焊接结构。

在Hypermesh 软件中，焊缝单元类型可以准确地模拟焊接过程中产生的热量和应力，帮助工程师优化焊接结构设计和提高焊接质量。

Hypermesh 焊缝单元类型的特点和应用场景主要表现在以下几个方面：首先，Hypermesh 焊缝单元类型可以模拟各种类型的焊缝，包括对接焊缝、角焊缝、塞焊缝等。

这使得工程师可以根据实际需求选择合适的焊缝类型进行模拟。

其次，Hypermesh 焊缝单元类型具有灵活的网格设置选项，可以根据焊缝的形状和尺寸自动调整网格密度，从而提高模拟的准确性。

此外，Hypermesh 焊缝单元类型还可以考虑焊接过程中的热影响和变形，以及焊缝和母材之间的热传导和力学耦合。

这使得工程师可以更好地预测焊接过程中的热应力和变形，从而避免焊接缺陷和质量问题。

尽管Hypermesh 焊缝单元类型具有很多优势，但仍存在一些局限性。

例如，对于复杂的焊接结构，焊缝单元类型的设置和网格划分可能需要耗费较长时间。

此外，焊缝单元类型的模拟结果受到网格质量和模拟参数设置的影响较大，可能需要工程师具备一定的经验和技巧才能获得可靠的结果。

总之，Hypermesh 焊缝单元类型在焊接结构设计和分析中具有重要作用。

通过应用Hypermesh 焊缝单元类型，工程师可以更好地预测焊接过程中的热应力和变形，优化焊接结构设计和提高焊接质量。

Hyper works 简易教程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 。

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 F5mask panelF6 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F9line edit panelR rotation 窗口F4distance 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 确认按纽合抱之木，生于毫末；九层之台，起于累土；千里之行，始于足下。

入门篇其实各种CAE前处理的一个共同之处就是通过拆分把一个复杂体拆成简单体。

这个思路一定要记住，不要上来就想在原结构上分网，初学者往往是这个问题。

刚开始学，day1,day2,advanced training 和HELP先做一遍吧。

另外用熟24个快捷键。

（快捷键用法见tutuma 版主的精华贴《Hyperworks FAQ》）做一下HELP里面的教程，多了解一些基本的概念和操作。

这样会快点入门。

论坛更多的是方法。

划分的方法要灵活使用，再有就是耐心。

1、如何将.igs文件或.stl文件导入hypermesh进行分网？files\import\切换选项至iges格式，然后点击import...按钮去寻找你的iges 文件吧。

划分网格前别忘了清理几何2、导入的为一整体，如何分成不同的comps？两物体相交，交线如何做？怎样从面的轮廓产生线（line）？都用surface editSurface edit的详细用法见HELP，点索引，输入surface edit3、老大，有没有划分3D实体的详细例子？打开hm,屏幕右下角help,帮助目录下hyperworks/tutorials/hyermesh tutorials/3D element,有4个例子。

4、如何在hypermesh里建实体？hm的几何建模能力不太强，而且其中没有体的概念，但它的曲面功能很强的.在2d面板中可以通过许多方式构建面或者曲面,在3D面板中也可以建造标准的3D曲面,但是对于曲面间的操作,由于没有"体"的概念,布尔运算就少了,分割面作就可以了5、请问怎么在hypermesh中将两个相交平面到圆角啊？defeature/surf fillets6、使用reflect命令的话，得到了映射的另一半，原先的却不见了，怎么办呢？法1、在选择reflect后选择duplicate复制一个就可以法2、先把已建单元organize〉copy到一个辅助collector中，再对它进行reflect，将得到的新单元organize〉move到原collector中，最后将两部分equivalence，就ok拉。

Altair HyperWorks 功能简介一 .综合评价其为企业级CAE平台，集成设计与分析多种工具，拥有开放性体系和可编程工作平台，可提供顶尖的CAE建模、可视化分析、优化分析、以及健壮性分析、多体仿真、制造仿真、以及过程自动化。

二. 软件模块表1 HyperWorks软件模块分类1、OptiStruct 结构优化设计工具，提供拓扑、形貌、形状、尺寸等优化解决方案2、前后处理（1）HyperMesh高性能、开放式有限单元前后处理器，主要用于模型处理。

相对其它软件，具有更为强大的网格划分能力。

提供几乎所有主流商业CAD系统和CAE求解器接口。

CAD接口如ProE，CATIA，IGES，UG等。

CAE接口如ansys，optistruct，abaqus，nastran，dyna，ideas等（2）MotionView通用多体动力学仿真及工程数据前后处理器，拥有丰富的车身模型库并支持二次开发。

（3）HyperGraph仿真和实验结果的后处理绘图工具，拥有丰富的求解器和实验数据接口、数学函数库并支持后处理模块定制，实现数据处理自动化。

（4）HyperView完整的结果后处理工具，可处理有限元分析、多提系统仿真、视频和工程数据。

（5）HyperStudy为健壮性设计开发的参数化研究和多约束优化工具应用：实验设计（DOE）、随机仿真和优化技术3、求解器（1）OptiStruct/Analysis有限元分析求解器，具有快速而精确的特点应用：用于线性静态和频率响应分析的求解（2）MotionSolve多体动力学分析求解器应用：刚体和柔体耦合分析求解（3）Radioss应用：安全技术、生物仿真技术和车辆安全评价技术（4）HyperCrash应用：主要用于碰撞仿真4、制造工艺仿真（1）HyperForm钣金冲压成成形仿真工具，兼模具设计、管料弯曲成形和液压成形仿真模块（2）HyperXtrude 合金材料挤压成形仿真工具（3）Forging锻压方针（4）Molding注塑成型仿真（5）Friction Stir Welding模拟摩擦激光焊接三．软件应用1、拓扑优化：在给定的设计空间内寻求最佳的材料分布，载荷到约束的传力路径上材料得到保留。

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)。

Shot cut 一hypermesh 网格划分单元体的划分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 。

现在可以欣赏你的beam 单元了，用类似方法可以建立其他梁单元，据说bar 单元可以承受轴向，弯曲的力，rod的只能承受拉压的力，beam 可以承受各方向的力。

1.2 2D面单元的划分：利用2D- automesh 划分网格(快捷键F12)，所有2D 都可以用这个进行划分网格。

（目前我只会用size and bias panel ）1.3 3D四面体的划分：利用3D-tetramesh 划分四面体网格，一般做普通的网格划分这个就够用了。