HyperMesh基础网格划分技巧-simwe公开课

主讲人(论坛ID号)：334773472012年04月12日Simwe公开课系列之——hypermesh基础网格建模技巧基础篇有限元分析流程:网格划分(automesh)处理模型(quickedit等)单元检查与优化(Checkelem/QualityIndex)定义材料及单元属性(Mat/prop)导入模型(cad/hm/fem等)处理焊接关系(Connector/Rbe)定义边界条件（Spc/Load）建立载荷工况(LoadStep)利用求解器求解Abaqus/Nastran等后处理HyperView选择模板(Nastran/Abaqus等)前处理前处理：将几何模型转化为有限元模型的过程。基本操作Ctrl+鼠标左键旋转Ctrl+鼠标滑轮滚动缩放Ctrl+鼠标中键画线缩放画线部分Ctrl+鼠标右键平移鼠标中键确认按钮常用快捷操作F合适窗口大小DDisplay窗口OOptionpanelB前一视角GGlobalpanelRRotation窗口Hhelp文件WWindows窗口F2DeletepanelF3ReplacenodeF4Distancepanel可以寻找圆心F5MaskpanelF7Nodeedit常用节点对齐F10CheckelemF11quickeditpanelF12Automesh**Ctrl+F2取图片保存到Shifit+F3检查自由边，合并结点Shfit+ctrl可以透视观察（仅当前comp显示）Shfit+F12smooth对网格平顺化Shfit+F11Organize窗口Hypermesh操作:自定义快捷操作：Preferences-KeyboardSettings。软件界面:标题信息栏模型树区域工具栏菜单栏面板菜单页面菜单图形显示区软件界面_页面菜单包含与创建和编辑几何模型有关的功能；包含二维单元的创建和编辑功能；包含一维单元的创建和编辑功能；包含三维单元的创建和编辑功能；包含分析问题以及边界条件定义的功能；包含模型质量检查以及有关模型信息的功能；包含后处理和绘制曲线图的功能。在面板菜单Geom下进行几何编辑与清理等工作，常用的操作如下图所示。quickedit：快速编辑功能，集成了常用的几何清理工具，快捷键F11。autocleanup：自动清理功能，推荐在分网熟练后选择性使用。surfaces/surfaceedit：创建平面/编辑平面功能，常用于修复破损的中面。defeature：去倒角命令，根据模型实际情况选择性使用，一般不推荐去倒角。midsurface：抽中面功能，可根据不同的情况进行处理，常用自动抽中面。nodes/nodeedit、lines/lineedit：节点与线创建、编辑功能。3456721软件界面_Geom面板软件界面_1D面板在面板菜单1D下进行1D单元创建等工作，常用的操作如下图所示。editelement：创建与编辑单元，快捷键F6。replace：替换节点，常用于手工合并共节点，快捷键为F3。detach：拆分功能，常用于分开共节点的单元。connectors：用以批量创建焊点，如点焊、缝焊等。HyperBeam：用来创建与定义梁的截面属性。bars/rods/rigids：用来创建杆、梁、刚性体与柔性体单元。4567213软件界面_2D面板在面板菜单2D下进行网格划分等工作，常用的操作如下图所示。1345672automesh：创建零部件壳单元的昀佳方式，快捷键F12。qualityindex：常用于网格质量检查及调整，推荐快捷键自定义为Ctrl+Q。ruled：通过选择边界节点或线段创建网格。spline：通过选择节点并将所选节点连成均匀线段创建网格。drag(linedrag)：沿指定的方向拉伸一系列节点或线创建网格，而linedrag则是沿指定的线创建网格。支持的常用文件格式:•IGES：导入*.igs/*.iges文件；•STEP：导入*.stp文件；•此外，UG、CATIA、Pro/E等格式文件也可导入。导入几何:•FilesImportGeometry下拉菜单；•ToolbarGeometry工具栏。导入模型:对于有限元分析,很多薄壁部件用壳单元表示；厚度用数值来表示,而不是几何形状；网格通常放在部件的中面上；Midsurface在中间平面位置生成一个面网格直接划分在该面上；用Geom的Midsurface面板生成中面:AutoMidsurface；抽中面:拓扑是部件上邻近曲面间的连接关系：曲面连接关系是由曲面的边控制的；如果曲面的边与两个以上的曲面相连，我们认为这些曲面是相连的；曲面边界的分类、命名、显示颜色是由它关联的曲面数量决定的；自由边（红色）•与两个曲面相关联•只与一个曲面相关联•曲面之间有自由边说明曲面未连接共享边（绿色）•与两个曲面相关联•曲面是相连的抑制边（蓝色虚线）•相当于曲面被合并了T型连接（黄色）•三个或三个以上曲面相关联•例如:T型连接的曲面•曲面之间有T型连接说明曲面是相连的几何拓扑关系:拓扑显示模式是以下一些面板的默认显示模式surfaceedit、quickedit、pointedit、edgeedit、autocleanup、和automesh；也可以从下面的选项中选择几何显示类型：Auto默认(在以上提到的面板中用拓扑方式显示)ByComp总是用component的颜色显示ByTopo总是用拓扑方式显示几何By2DTopo用拓扑方式显示2D几何By3DTopo用拓扑方式显示3D几何Mixed用拓扑方式显示2D/3D几何查看拓扑关系:优化拓扑关系（几何清理）:优化拓扑关系：就是优化面与面之间的连接关系，修复错误的几何关系，还原几何数据到部件的实际状态，并为后续的几何清理做铺垫。如下图示意。缺失曲面创建自由边（对）合并重复曲面删除几何清理目的:简化几何特征，改善几何模型的拓扑关系，以获得高质量的网格。CAD模型需要精确的几何表述，通常包含某些细微特征，如小倒角、小孔等；而有限元分析时，若要准确模拟这些特征，需要用到很小的单元，导致求解成本急剧升高，通常将这些无关大局的特征简化处理。此外，在导入几何模型时，有些几何信息会出现丢失、错位等现象，如不进行几何清理，将导致求解精度变差。因此改正导入模型时出现的错误，消除不必要的结合特征对提高网格质量及求解精度是很重要的一个环节。常用到QuickEdit面板（F11）Splitsurf-node/line–利用点、线“切面”Washersplit–“添加垫圈”Unsplit–移除/删除在hypermesh中切割曲面产生的边Toggle–在容差范围内改变边的类型Fillersurf–选择一条曲面的自由边来重建丢失曲面Add/removepoint–添加或移除硬点Replacepoint–同pointedit面板;替换pointReleasepoint–同pointedit面板;必须与曲线关联几何清理工具:实体创建:createsolid实体编辑:editsolid进阶篇网格划分:实际结构→有限元个单元，即结构离散，离散的过程就叫网格划分。网格分为：1D单元、2D单元、3D单元。1D：主要区分Rigid(Rbe2)与Rbe3两种完全不同的单元类型。2D：即壳单元，昀常用的单元，主要有Quad4与Tria3两种类型，一般模拟汽车车身等薄壁类零部件。用到的划分功能：Automesh、Ruled、Spline等。3D：即实体单元，较常用的单元，主要有Hex8与Tetra4两种类型，一般用于模拟铸件等结构复杂的零部件。用到的划分功能：Tetramesh、Solidmap、Drag等。网格划分标准:网格划分标准:2D网格划分技巧:在Automesh的中，通过meshstyle子面板中的操作，可以改变划分网格的类型及算法，如图3。elemtype：改变网格的划分类型。meshstyle：改变划分网格的算法。图3以上两种操作，在划分网格时，常用用来调整及控制生成网格的质量及美观度，如下图4。图4abc2D网格划分技巧:a图中单元的类型为“MIXED”，算法为“free”；b、c图中单元的类型为“QUADS”，b图中的算法为“free”，c图中的算法为“pentagon”。在日常的网格划分工作中，选择合适的单元类型及算法，可提高分网速度及质量。在处理类似特征时，可以将a、b两条线所在倒角，利用Defeature面板下的SurfFillets功能，直接将其去掉，然后划分网格，如果该模型所示特征属于某一装配体，利用上述方法处理，就有可能导致处理后的尖角特征，与其他零部件产生干涉现象。所以，此处推荐将a、b两条倒角线suppress掉，然后用N排（N≥2）网格划分该面。这样处理，也会在一定程度上降低人工误差。2D网格划分技巧:2D网格划分技巧:在处理类似孔特征时，在孔周围加washer，大小一般不小于单元尺寸的一半，根据网格需要来选择节点密度，一般为6、8、10。控制线的作用在于控制网格的走向，可根据个人网格划分习惯选用。此外，在washer周围尽量不要出现三角形单元；相邻孔位网格走向要保持一致性；大面的网格尽量保证节点光顺对齐，以保证网格的美观要求。2D网格划分技巧:在用ruled等其他类似功能时，将autoreverse勾选，这样在选择节点时，软件会自动为节点排序，以生成平顺的网格，如若不勾选，将会出现“蝴蝶”状的网格。2D网格划分技巧:该模型求解的边界条件为：底部节点固定，顶部施加向上的载荷。在处理类似特征时，一般推荐B方案。此方案的优势在于避免约束点（加载点）处出现三角形单元，同时B方案的网格排列方式优于C方案。通过“O”键，可以设置一些常用的图形显示特性如下图，mesh子面板中，topologyrevision可设置网格与几何之间的关联关系；graphics子面板下，coincidentpicking前面打钩，可以选取重合的元素；thick1Delem，前面打钩，可以将1D单元加粗显示，在检查freeedge时很方便，一目了然；colors子面板中，可对相关颜色进行操作。2D网格划分技巧:2D网格质量检查:在面板菜单2D下通过qualityindex（QI）进行网格质量检查，可通过相关功能对失效单元进行修正，如图2。placenode：手动移动单元节点，单元颜色（质量）实时改变。swapedge：交换两个相邻单元的公共边，自动计算交换方式。nodeoptimize：为所选节点找到昀优位置，以提高局部网格质量。elementoptimize：为所选单元找到昀优位置，以提高局部网格质量。图2模型组织Ⅰ:Modelbrowser模型浏览器；通过树状的层级结构查看collectors和assemblies；创建、删除、重命名collectors；编辑collector属性；将collectors组织成assemblies；通过鼠标左键拖放。在Collector上右击有高级选项新创建的元素被放置在当前collector，即“currentcollector”；新创建的collector被自动设置为当前collector；Modelbrowser可在模型树中用右键切换当前collector；Organize面板常用于将目标元素移至另一个collector。Bold“CurrentCollector”Bold“CurrentInclude”模型组织Ⅱ:同一个单元只能放在一个component中；可以创建多个同一类型的collector；同一个collector中的元素具有相同颜色；可以按照用户的需要进行组织。模型组织Ⅲ:每个部件一个component一个部件放在多个component中Component1Component2Component3Component1Component2Component3Component4模型树中个组块集合的名字要具有可读性；名