hyperworks-hypermesh-HYPERMESH讲义

HYPERMESH基础培训同济大学汽车安全技术研究所董学勤内容有限元基础知识有限元前处理基本步骤HYPERMESH8.0窗口界面常用快捷键基本介绍几何清理2D面单元网格划分静态应力分析1、有限元基本知识有限元的基本思想可概括为“先分后合”或“化整为零又积零位整”。具体来说：先把连续的求解域离散为有限个单元体，使其只在有限个指定的节点上相互连结；然后对每个单元选择一个比较简单的函数近似表达单元物理量，并基于问题描述的基本方程建立单元节点的平衡方程组；再把所有单元的方程组组成表示整个结构力学特性的整体代数方程组；最后引入边界条件求解代数方程组获得数值解；有限元分析分为三大步：有限元前处理，有限元求解，有限元后处理。2、有限元前处理基本步骤前处理步骤包括：第一：建立分析结构的几何模型。对于几何形状复杂的结构，可以直接读取CAD软件的相关格式，或者通过IGES等文件格式作为中介，从CAD系统中获取结构的几何模型，输入有限元分析软件第二：根据分析对象和目的，确定有限元网格划分方案（单元类型的选择、单元的密度和数量）和装配方案（连接关系类型和位置）建立有限元分析的计算模型第三:确定并施加边界条件（结构所受的载荷和约束）导入文件（HM/CAD/FEM）设置模版几何清理建立材料卡片建立几何，单元集划分单元单元检查与优化建立载荷集施加载荷建立载荷工况设置计算参数输出有限元文件求解器求解进行后处理3、HYPERMESH8.0窗口界面主要包括以下几个窗口界面：下拉菜单图形区工具栏标题栏页面菜单面板菜单标签域命令窗口A图形区：显示几何、有限元模型、XY曲线图和结果图B下拉菜单：在题头栏的下方，通过这些菜单选项进入HYPERMESH不同的功能模块C工具栏：为常用功能提供快捷键D标题栏：标题栏分割图形区与面板菜单区，左边显示用户当前位置，右边显示当前组件集和当前载荷集E页面菜单：主菜单，包括多个子菜单、如：GEOM:包含与创建和编辑几何有关的功能1D：包含一维单元的创建和编辑工具2D：包含二维单元的创建和编辑工具3D：包含三维单元的创建和编辑工具ANALYSIS：包含分析问题以及边界条件定义的功能TOOL:包含模型编辑多种工具、模型质量检查以及模型信息功能POST：后处理和绘制XY曲线图的功能面板菜单：显示每一页面上可用的功能，可通过点击与功能相应的按钮来实现这些功能标签域：位于图形区域的左侧，列出一些很有用的工具，包含多个特征页面，如UTILITY菜单，MODEL浏览器，和SOLVER浏览器等命令窗口：可将HYPERMESH的命令直接键入文本框执行的方式代替使用图形用户界面功能执行命令4、常用快捷键介绍F2:删除F3:合并节点F4：测量距离F5：隐藏F6：对单个网格进行编辑（如建立、合并、划分等）F8：建立节点F9：编辑线F10:网格质量检查F11：几何清理常用工具F12：自适应网格划分Shift+F1：改变组件颜色shift+F2:删除节点shift+F3:合并节点，寻找自由边shift+F4:平移（模型，单元，节点等）Shift+F5:查找（节点，单元等）Shift+F7:投影（节点，线等）Shift+F9:裁剪面Shift+F10:调整单元发现方向Shift+F11：组件编辑Ctrl+鼠标左键：旋转Ctrl+鼠标由键：平移Ctrl+鼠标滚轮：缩放F键：模型全屏幕5、几何清理A导入几何模型：通过FILE_IMPORT子面板(IGES：可导入*.igs)文件文件地址：D:/altair/tutorials/hm/raw_iges_data.iges点击改变边显示模式B模型几何的拓扑显示：自由边：自由边只属于一个曲面，默认颜色为红色。在一个经过几何清理的模型中，自由边通常只存在于部件的外周或者环绕在内部孔洞的周围。共享边：共享边被两个相邻曲面所共有，默认颜色为绿色。压缩边：压缩边为两个相邻曲面所共有，但在划分网格时被忽略被压缩边，不会生成节点，默认颜色为蓝色T型连接边：表示曲面的边界被三个或三个以上的曲面所共享，默认颜色为黄色点击能改变显示的方式1、对曲面进行编号：Tools-numbers2、删除重复面3、8和多余的POINT（F2）3、合并几何点（GEOM-EDITPOINTS-REPLACE)将曲面1和曲面9右边的点进行合并4、合并两个面相邻的自由红色边（GEOM-EDITEDGES-TOGGLE）合并两个面相邻的自由边，如1和6，1和8，1和9等。5、补面（GEOM-SURFACE-SPLINE/FILLER)1、7、5、8三个曲面之间有一个缺口，需要进行修补6、合并面(GEOM-EDGEEDIT-REPLACE)曲面10和11之间缺少一个面，可以使用该命令将一个面合并到另一个面，当点击replace时，系统会提示你“Gap=(0.603626).Doyoustillwishtoreplace?”，这是因为你的容差设置为0.2，但是两个面之间的距离为0.6，点击YES3、HYPERMESH8.0窗口界面主要包括以下几个窗口界面：下拉菜单图形区工具栏标题栏页面菜单面板菜单标签域命令窗口6、2D网格壳单元划分在汽车的CAE分析中，2D网格壳单元被大量使用。HYPERMESH提供了强大的网格划分功能，其中2D网格的划分功能有AUTOMESH功能，RULE功能，SPLINE功能，SKIN功能，DRAG功能，ELEMENTOFFSET功能，LINEDRAG功能等，其中AUTOMESH功能的实现基于几何表面的2D网格的自动划分。通常复杂构件的2D网格的划分，首先需要根据面的形状以及构件的特征将面分割为便于控制和划分的一些小面。再从一个面入手进行分网，接着划分与其相连的面，以保证网格的连续性。AUTOMESH面板允许在曲面上交互（INTERACTIVE）或自动（AUTOMATIC）的创建网格。在AUTOMATIC划分模式下，不进入网格划分模块，面板直接根据单元尺寸、类型和相关选择自动完成表面网格划分。在INTERACTIVE模式下，可以进入网格划分模块，可以指定并控制网格的划分参数。1、导入HM文件：D:/altair/tutorials/hm/channel.hm2、网格划分参数设置：选择单元大小为5，混合单元类型（四边形和三角形）。选择带三个硬点的面，生成预览网格：网格四条边界上面的数字表示生成的节点数。鼠标左键点击数字为增加，右键点击为减小，下图为上面节点数减少2个，右边节点数介绍2个点击MESH后，会自动进入到DENSITY面板中：改变ELEMENTSIZE为10，然后点击RECALEALL改变ELEMENTDENSITY为5，如图3、改变网格划分形式选取RIB平面，划分预览网格，点击MESHSTYLE。表示当前网格曲面使用的是FREE网格划分算法点击图标可以改变网格划分形式和算法4、检查网格自由边（TOOL-EDGES，F3)5、网格质量检查第一：单元长度：通常按照10mm划分，但最小单元长度不要小于5mm；第二：单元长宽比：小于1：5；第三：雅各比：大于0.5；第四：最小四边形内角：大于40度；最大四边形内角：小于135度；第五：最小三角形内角：大于15度；最大三角形内角：小于140度；第六：最大翘曲度：小于12度。第七：三角形占全部单元比例：整个模型最好小于10%，最多不超过15%。网格质量检查（F10)2D-QUALITY7、静态应力分析静态应力分析流程（HYPERMESH自带OPTISTRUCT求解）导入OPTISTURUCT模块建立网格材料组件建立网格单元组件建立约束组件，施加约束建立边界条件组件，施加边界条件建立工况提交计算，进行求解导入RES文件，看结果1、建立网格材料组件点击CREATEDIT，进行材料编辑其中E为弹性模量，NU为泊松比，RHO为密度2、建立网格单元组件3、划分网格改变当前组件为STEEL利用上节中的槽型钢网格：4、建立约束组件4、建立边界条件组件5、施加约束：改变当前工况组件为约束组件（SPC）Analysis-constrains选中所需要约束的点，右边的DOF从1到6分别为XYZ的平动和转动。6、施加边界条件：改变当前工况组件为约束组件（force）Analysis-FORCES选择需要加力的点，magnitude为力大小，Z-AXIS为方向6、建立工况ANALYSIS-SUBCASETYPE为求解的方式，本例为线性求解，SPC和LOAD分别为刚才建立的约束和边界条件7、提交计算ANALYSIS-OPTISTRUCT8、观看结果计算完软件会直接导入结果文件，如果重启HYPERMESH文件，则需要在结果文件夹中导入RES文件POST-COUNTER位移云图POST-COUNTER应力云图THANKALL