HyperMesh入門教程學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1HyperMesh入門教程入門教程Altair HyperWorks總體介紹 裝配裝配批處理網(wǎng)格批處理網(wǎng)格數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理碰撞碰撞繪圖繪圖網(wǎng)格網(wǎng)格多學(xué)科優(yōu)化多學(xué)科優(yōu)化后處理播放器后處理播放器后處理后處理多體求解器多體求解器多體前處理多體前處理優(yōu)化優(yōu)化求解器求解器數(shù)值計算數(shù)值計算 第1頁/共68頁航空航天：目前的飛機(jī)制造，探測器，火箭發(fā)射平臺的設(shè)計，已經(jīng)離不開元分析，成為科研發(fā)展的必要手段。汽車行業(yè)：有限元已經(jīng)深透到各個設(shè)計環(huán)節(jié)，從結(jié)構(gòu)到內(nèi)外飾，到噪音，到安全，等等。汽車和航天是目前應(yīng)用有限元最廣泛的兩個行業(yè)。其他還有建筑抗震，高層抗風(fēng)，大型水壩，各種家電，手機(jī)，小到一個掛鉤，生活中的周

2、圍無不接觸著有限元。第2頁/共68頁 自從有了有限元分析以來，就有了很多劃分網(wǎng)格的軟件，例如Anasys，Ansa，HyperMesh，TrueGrid等等。每種軟件都有其響應(yīng)的長處和短處。相比較而言，HyperMesh因其靈活的可操作性，廣泛的數(shù)據(jù)接口，越來越多的得到了業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可，目前已經(jīng)成為歐美，日韓乃至中國的主流前處理軟件。第3頁/共68頁一、 HyperMesh的用戶界面標(biāo)題區(qū)標(biāo)題區(qū)菜單區(qū)菜單區(qū)工具條工具條圖形區(qū)圖形區(qū)宏菜單及模型導(dǎo)航區(qū)宏菜單及模型導(dǎo)航區(qū)模板選擇模板選擇狀態(tài)條狀態(tài)條主菜單區(qū)第4頁/共68頁求解器模板選擇求解器模板選擇默認(rèn)網(wǎng)格模板默認(rèn)網(wǎng)格模板自帶求解器自帶求解器第5頁

3、/共68頁1. HyperMesh的用戶界面的用戶界面圖形區(qū)圖形區(qū)狀態(tài)條狀態(tài)條主菜單區(qū)主菜單區(qū)宏菜單及模型宏菜單及模型導(dǎo)航區(qū)導(dǎo)航區(qū)工具條工具條菜單區(qū)菜單區(qū)標(biāo)題區(qū)標(biāo)題區(qū)第6頁/共68頁2.下拉菜單區(qū)下拉菜單區(qū)1.標(biāo)題區(qū)標(biāo)題區(qū)新建、導(dǎo)入模型無標(biāo)題顯示打開或者保存或另存顯示特定的標(biāo)題文件操作文件操作編輯編輯工具條定制工具條定制實(shí)體對象集實(shí)體對象集幾何幾何網(wǎng)格網(wǎng)格焊點(diǎn)焊點(diǎn)材料材料屬性屬性邊界條件邊界條件 分析分析工具工具網(wǎng)格網(wǎng)格morphing結(jié)果后處理結(jié)果后處理曲線曲線個性化定制個性化定制應(yīng)用應(yīng)用幫助幫助調(diào)用主菜單區(qū)調(diào)用主菜單區(qū)第7頁/共68頁下拉菜單區(qū)下拉菜單區(qū)文件操作文件操作文件導(dǎo)入導(dǎo)出文件導(dǎo)入

4、導(dǎo)出練習(xí)練習(xí)第8頁/共68頁下拉菜單區(qū)下拉菜單區(qū)編輯編輯查找工具查找工具命令命令腳本腳本了解了解第9頁/共68頁下拉菜單區(qū)下拉菜單區(qū)工具條定制工具條定制面板位置面板位置命令區(qū)位置命令區(qū)位置窗口區(qū)域切換窗口區(qū)域切換工具條顯示控制工具條顯示控制模型導(dǎo)航模型導(dǎo)航求解導(dǎo)航求解導(dǎo)航(了解了解)主副模型導(dǎo)航主副模型導(dǎo)航(了解了解)焊點(diǎn)信息導(dǎo)航焊點(diǎn)信息導(dǎo)航實(shí)體狀態(tài)導(dǎo)航實(shí)體狀態(tài)導(dǎo)航實(shí)體屬性顯隱導(dǎo)航實(shí)體屬性顯隱導(dǎo)航宏菜單宏菜單第10頁/共68頁下拉菜單區(qū)下拉菜單區(qū)工具條定制工具條定制練習(xí)練習(xí)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體對象集實(shí)體對象集可視性可視性顯示工具顯示工具視圖視圖放大縮小移動旋轉(zhuǎn)放大縮小移動旋轉(zhuǎn)圖像圖像檢查檢查第11頁/

5、共68頁顯示控制: 視圖: 工具欄Pan Center (C)Rotate Left Rotate RightRotate Up Rotate DownRotate ClockwiseRotate Counter ClockwiseDynamic Rotate (A) Dynamic Spin (R) 通過在屏幕上抓取一個點(diǎn)并拖拽鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)通過在屏幕上抓取一個點(diǎn)并拖拽鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)相對于光標(biāo)位置和屏幕中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)相對于光標(biāo)位置和屏幕中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)平移模型平移模型在屏幕上點(diǎn)取一個位置作為模型新的旋轉(zhuǎn)中心在屏幕上點(diǎn)取一個位置作為模型新的旋轉(zhuǎn)中心沿不同的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)沿不同的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)第12頁/共68頁

6、HyperMesh的輸入設(shè)備操作的輸入設(shè)備操作鼠標(biāo)的操作鼠標(biāo)的操作 鼠標(biāo)與HyperMesh完全集成，幾乎應(yīng)用與用戶輸入的每一個方面。一些操作除了使用鼠標(biāo)外還要求按鍵盤的某一個鍵。鼠標(biāo)操作鼠標(biāo)操作功能功能左鍵左鍵執(zhí)行選擇操作執(zhí)行選擇操作右鍵右鍵在圖形區(qū)中取消選擇實(shí)體，中止圖形操作在圖形區(qū)中取消選擇實(shí)體，中止圖形操作中鍵中鍵在旋轉(zhuǎn)和弧動態(tài)運(yùn)動模式中，拾取模型中的一個點(diǎn)作為新在旋轉(zhuǎn)和弧動態(tài)運(yùn)動模式中，拾取模型中的一個點(diǎn)作為新的旋轉(zhuǎn)中心。執(zhí)行面板中命令。的旋轉(zhuǎn)中心。執(zhí)行面板中命令。Ctrl+左鍵左鍵動態(tài)旋轉(zhuǎn)模型動態(tài)旋轉(zhuǎn)模型Ctrl+右鍵右鍵平移模型平移模型Ctrl+中鍵中鍵放大圖形的一個區(qū)域放大圖形

7、的一個區(qū)域Ctrl+中鍵（滾輪）中鍵（滾輪）放大或縮小模型放大或縮小模型第13頁/共68頁下拉菜單區(qū)下拉菜單區(qū)實(shí)體對象集實(shí)體對象集第14頁/共68頁Geom：幾何命令宏菜單：幾何命令宏菜單幾何工具 網(wǎng)格工具Tools：1.Isolate surf：從一個三維模型中提出一個內(nèi)部或外部表面層。這個宏只作用于與選定的曲面附在一起的曲面。其他層和厚度隨后被放在一個臨時目錄中隱藏。2.ThinSolidMidsurf：用一條邊找出與之相連的面，所組成的閉合三維幾何，抽取其中面。3.Washer：將圓周長放大一定倍數(shù)（默認(rèn)值為1.5），隨后用這條新的圓周線來切分曲面。這個功能可以幫助在圓孔周圍實(shí)現(xiàn)更好的網(wǎng)

8、格質(zhì)量。4.Adj circ pts：在一條內(nèi)部線上放置3個額外的固定點(diǎn)，然后將這些固定點(diǎn)映射到一條同心的線上。這個功能可以幫助用戶生成高質(zhì)量的網(wǎng)格。第15頁/共68頁QA：網(wǎng)格質(zhì)量檢查命令宏菜單：網(wǎng)格質(zhì)量檢查命令宏菜單8個按鈕可以用來分離出任何不能通過某項(xiàng)單元質(zhì)量檢查的單元。這些宏只顯示那些不合格的單元。質(zhì)量報告Split Warped：處理整個模型，將所有warpage大于某個設(shè)定值的四邊形單元沿其對角線拆分成兩個三角形單元Find Attached：找出所有與當(dāng)前顯示出來的單元（不合格單元）相連的單元。Remesh：重新劃分選定的單元和與這些單元相連的1-3層層單元。重新劃分不改變當(dāng)前的

9、單元大小，不破壞原有的連接，但使用混合的單元類型。Smooth：對選定的單元和與這些單元相連的1-3層單元應(yīng)用smooth算法提高其質(zhì)量和外觀。Find Between：尋找被兩個組件同時共享的單元。模型檢查的Short Cuts第16頁/共68頁Help按鈕按鈕 進(jìn)入每個面板或子面板后，按此按鈕，可以彈出一個頁面，里面有該面板或子面板的詳細(xì)使用說明和功能介紹，在不了解面板時使用是很方便的。注：Help使用英文說明，至今沒有中文翻譯版本。第17頁/共68頁鍵盤的操作鍵盤的操作 盡管大多數(shù)HyperMesh操作使用鼠標(biāo)，但是用戶必須使用鍵盤輸入文件名，組件名或標(biāo)題信息，及數(shù)字。此外還有一些鍵盤熱

10、鍵，可以直接操作永久菜單中的視圖操作功能，熱鍵與菜單中的字符相同。用戶也可使用上下左右的箭頭鍵旋轉(zhuǎn)模型。熱鍵操作B返回到以前操作的視圖中Z縮放視圖P刷新顯示W(wǎng)窗口局部顯示F充滿窗口R旋轉(zhuǎn)C設(shè)定視圖中心T設(shè)定視角顯示A弧形旋轉(zhuǎn)S當(dāng)鼠標(biāo)上下移動時動態(tài)縮放視圖M關(guān)閉菜單項(xiàng)，只顯示圖形（再按M回到菜單顯示）+或-逐步縮放視圖逐步旋轉(zhuǎn)視圖第18頁/共68頁HyperMesh的默認(rèn)快捷鍵列表的默認(rèn)快捷鍵列表功能鍵功能鍵對應(yīng)菜單對應(yīng)菜單加加Shift鍵后的對應(yīng)菜單鍵后的對應(yīng)菜單加加Ctrl鍵后的對應(yīng)菜單鍵后的對應(yīng)菜單F1隱藏線（hidden line）顏色（color）打印幻燈片（print slide）F

11、2刪除（delete）臨時節(jié)點(diǎn)（temp nodes）幻燈片文件（slide file）F3替代（replace）邊（edges）打印EPS（只對UNIX系統(tǒng)）F4距離（distance）移動（translate）EPS文件F5隱藏顯示（mask）尋找（find）打印B/W EP3文件F6單元編輯（element edit）分割（split）JPEG文件F7節(jié)點(diǎn)對齊（align node）投影（project）F8創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)（create node）節(jié)點(diǎn)編輯（node edit）F9編輯線（line edit）面編輯（surf edit）F10檢查單元（check element）法線（norm

12、al）F11幾何清理（quick edit）組織（organize）F12自動劃分網(wǎng)格（automesh）平滑（smooth）第19頁/共68頁幾何點(diǎn)曲線曲面體連接（用于建立連接）有限元模型節(jié)點(diǎn)臨時節(jié)點(diǎn)（用一個小圓圈表示）單元點(diǎn)點(diǎn)曲線曲線曲面曲面節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)單元單元臨時節(jié)點(diǎn)臨時節(jié)點(diǎn)實(shí)體實(shí)體第20頁/共68頁有限元載荷載荷（約束，力，壓力等）約束方程（節(jié)點(diǎn)間的數(shù)學(xué)關(guān)系）接觸組（定義實(shí)體間的接觸）接觸面（定義接觸中作為主面或從節(jié)點(diǎn)的一系列實(shí)體）約束約束力力壓力壓力接觸面接觸面第21頁/共68頁多體橢球體 (定義一個剛體形狀)多體平面 (定義一個剛體形狀)多體連接(定義兩個剛體之間的連接)安全性分析傳感

13、器(定義一個事件啟動開關(guān))控制體積 (定義氣囊)第22頁/共68頁坐標(biāo)實(shí)體坐標(biāo)系（坐標(biāo)軸）向量參考實(shí)體集（特定類型實(shí)體的簡單列表）塊（包含在方盒空間內(nèi)的實(shí)體列表）一維單元橫截面梁截面（用于定義單元屬性中的截面屬性）坐標(biāo)系坐標(biāo)系梁截面梁截面向量向量第23頁/共68頁繪圖curve曲線(X-Y 數(shù)據(jù))plot繪圖窗口（帶坐標(biāo)軸的曲線顯示）輸出請求Loadsteps載荷工況（載荷集的組合Output blocks輸出塊 （特定實(shí)體的分析輸出請求）標(biāo)簽Titles一曲線標(biāo)題 (給曲線加個標(biāo)題)Tags實(shí)體標(biāo)貼 (給實(shí)體指定個名字)T T a a g g s sT T i i t t l l e e s

14、 s有一條曲線的繪圖有一條曲線的繪圖第24頁/共68頁Morphing(網(wǎng)格變形) Handles 控制柄：用于在變形過程中控制模型形狀Domains 域：用于把模型分成若干區(qū)域 (針對基于domain的morphing)Morph volume 變形體積塊：通過體積塊的變形控制體積塊內(nèi)網(wǎng)格的變形（針對基于體積塊的變形）Morph constraints 變形約束：控制變形過程中的節(jié)點(diǎn)運(yùn)動 Symmetries 對稱：強(qiáng)制模型在變形過程中的變形對稱Shapes 形狀變量： 變形保存后的模型狀態(tài)，可在后續(xù)過程中提取使用SymmetriesHandlesDomainsMorph Volume第25

15、頁/共68頁優(yōu)化Designvars 優(yōu)化變量：優(yōu)化過程中可變的量 (例如：厚度)Optiresponses 優(yōu)化響應(yīng)：優(yōu)化過程被測量的值 (例如：馮米賽斯應(yīng)力)Objectives 目標(biāo)：取最大（最?。┲档捻憫?yīng) 。例如：重量Dobjrefs 目標(biāo)參照：用于定義minmax/maxmin優(yōu)化的目標(biāo)參考響應(yīng) (如: 最小化最大馮米賽斯應(yīng)力)Opticonstraints 優(yōu)化限制 (例如：馮米賽斯應(yīng)力 Import Geometry 下拉菜單Toolbar Geometry工具欄支持的常用文件格式:Unigraphics (NX2, NX3, NX4, NX5)UG 部件瀏覽器導(dǎo)入 *.prt

16、文件要求安裝UGCATIA (V4 & V5)導(dǎo)入 *.model 文件導(dǎo)入V5 文件要求有 CATIA V5 licensePro/ENGINEER (Wildfire 2.0 & 3.0)導(dǎo)入 *.prt 和 *.asm 文件IGES導(dǎo)入 *.igs / *.iges 文件STEP導(dǎo)入 *.stp 文件第34頁/共68頁Surface edge曲面的邊n線與曲面相關(guān)聯(lián)n用于定義曲面的邊界n不能移出曲面n在每端各有一個固定點(diǎn)Surface第35頁/共68頁拓?fù)涫遣考相徑骈g的連接關(guān)系曲面連接關(guān)系是由曲面的邊控制的如果曲面的邊與1個以上的曲面相連，我們認(rèn)為這些全面是相連的曲

17、面邊界的分類、命名、顯示顏色是由它關(guān)聯(lián)的曲面數(shù)量決定的自由邊（紅色）自由邊（紅色） 只與一個曲面相關(guān)聯(lián) 曲面之間有自由邊說明曲面未連接共享邊（綠色） 與兩個曲面相關(guān)聯(lián) 曲面是相連的抑制邊（藍(lán)色） 相當(dāng)于曲面被合并了T型連接（黃色） 三個或三個以上曲面相關(guān)聯(lián) 例如: T型連接的曲面 曲面是相連的第36頁/共68頁Auto默認(rèn)(在以上提到的面板中用拓?fù)浞绞斤@示)By Comp總是用component的顏色顯示By Topo總是用拓?fù)浞绞斤@示幾何By 2D Topo用拓?fù)浞绞斤@示2D幾何By 3D Topo用拓?fù)浞绞斤@示3D幾何Mixed用拓?fù)浞绞斤@示2D/3D幾何第37頁/共68頁第38頁/共68

18、頁拓?fù)湫扪a(bǔ)的目標(biāo): 還原幾何數(shù)據(jù)到部件的實(shí)際狀態(tài)第39頁/共68頁缺失曲面創(chuàng)建例:自由邊（對）合并重復(fù)曲面刪除第40頁/共68頁nDuplicates 內(nèi)檢測并刪除重復(fù)面Surfaces PanelnSpline / filler 選擇線或曲面的邊來重新生成缺失曲面第41頁/共68頁nReplace point 同 point edit 面板; 移動/保留 pointnRelease point 同 point edit 面板; 必須與曲線關(guān)聯(lián)第42頁/共68頁第43頁/共68頁第44頁/共68頁對于很多有限元分析, 部件用殼單元表示厚度用數(shù)值來表示, 而不是幾何形狀網(wǎng)格通常放在部件的中面上C

19、AD 幾何通常都是一些體, 或者是圍成體的一系列面.Midsurfacing 在中間平面位置生成一個面 網(wǎng)格直接劃分在該面上第45頁/共68頁中面可以使用geom/ midsurface 面板得到Auto Midsurface 從一組封閉曲面或?qū)嶓w自動抽取中面有時在缺失曲面的情況下也能工作缺失的曲面數(shù)量越多，結(jié)果越不可靠Surface Pair 根據(jù)選擇的兩個曲面得到一個中面第46頁/共68頁中面抽取后可以用midsurface面板中的工具進(jìn)行修改Quick Edit 通過修改曲面定點(diǎn)位置修補(bǔ)中面Assign Target quick edit的擴(kuò)展, 操作方法類似Replace Edge 通

20、過合并曲面的邊來填充間隙和細(xì)長條（slivers ）同 edge edit 面板Extend Surface 延伸兩曲面（如：筋板）直到相交View Thickness 使用從兩個曲面定點(diǎn)延伸出來的白線查看中面的厚度（鼠標(biāo)查詢處）第47頁/共68頁1.得到一個封閉的面組或一個體Midsurface : auto midsurface 要求一個封閉的體如果需要，使用拓?fù)湫蘩砉ぞ?.對于復(fù)雜的部件,可以嘗試 defeature 一些定義體的曲面對于簡單的零件 create / solid可能會得到一個更好的結(jié)果3.用midsurface面板生成中面 : auto midsurface 需要更多控制

21、時使用surface pair 子面板使用midsurface : editing tools 調(diào)整中面4.察看中面并用中面編輯功能修正錯誤一般使用 quick edit第48頁/共68頁第49頁/共68頁根據(jù)分析要求, 某些幾何上的細(xì)節(jié)可以忽略. 這依賴于:部件中裝配中的重要性特征相對于分析關(guān)鍵區(qū)域的位置特征的尺寸 vs. 網(wǎng)格的平均尺寸Defeaturing ：移除部件中的細(xì)節(jié)使部件形狀更簡單Surface filletPinholesEdge fillets第50頁/共68頁Geom/Defeature 面板Pinholes:在曲面上查找封閉的自由邊（孔）填掉小孔在中心位置生成一個 fi

22、xed pointSurf Fillets:查找作為其他曲面的圓角的曲面延伸響應(yīng)曲面去處圓角Edge fillets:在曲面上查找圓角將圓角轉(zhuǎn)化為直角Duplicates:查找并刪除重復(fù)曲面Symmetry:在單個 component查找對稱曲面刪除曲面或?qū)⑶娣湃氩煌腸omponents第51頁/共68頁第52頁/共68頁“Topology refinement” 是指通過修改拓?fù)涞玫劫|(zhì)量更高的網(wǎng)格與defeaturing不同, 它通常不改變零件外形CAD幾何常常會有影響網(wǎng)格質(zhì)量的拓?fù)浼?xì)節(jié)曲面曲率變化的地方就會存在Edges 平坦廣順的區(qū)域也會被切成幾個面Automesher會在存在edg

23、e的地方強(qiáng)制沿著edge放置節(jié)點(diǎn)，在存在固定點(diǎn)的地方必須放置結(jié)點(diǎn)這將產(chǎn)生長度很小或角度很小或長寬比很大的單元，具體情況和幾何形狀有關(guān)CAD幾何曲面有時也會有復(fù)雜的外形在高度復(fù)雜的形狀難以得到高質(zhì)量的網(wǎng)格在曲面上增加edges將曲面切成更容易劃分的小區(qū)域在需要有節(jié)點(diǎn)的地方增加固定點(diǎn)可以更好地控制網(wǎng)格第53頁/共68頁抑制邊增加邊移除固定點(diǎn)增加固定點(diǎn)合并固定點(diǎn)AfterBefore第54頁/共68頁n用Surface edit 包含通過切割surfaces增加edges的所有功能n增加edges有助于在一個大的區(qū)域控制網(wǎng)格模式nTrim with nodes 用node 切割surfacesnTr

24、im with lines 用 lines 切割 surfacesnTrim with surfs/plane 用其它surfaces 或定義一個 plane 切割 surfaces第55頁/共68頁第56頁/共68頁第57頁/共68頁劃分部件網(wǎng)格眼觀部件查找是否有糟糕的網(wǎng)格模式使用單元檢查功能查找單元質(zhì)量較差的部位Check elems 面板, QI 面板等使用 edge edit :(un)suppress 抑制edges 使用不同的法向角度設(shè)置使得一次可以抑制盡可能多的有時先抑制所有edges然后對需要的edges進(jìn)行會更方便在增加固定點(diǎn)之前先將原先的抑制掉盡量抑制掉不需要的固定點(diǎn) 經(jīng)驗(yàn)

25、之談：沒有固定的流程可供遵循，孰能生巧！第58頁/共68頁第59頁/共68頁AutomeshingChecking and Editing Mesh第60頁/共68頁automesh面板在已有曲面上創(chuàng)建網(wǎng)格 可以快速生成網(wǎng)格大部分從CAD軟件導(dǎo)入的部件都是以曲面（或者實(shí)體）的形式存在的Automesh 允許一次對多個曲面進(jìn)行劃分曲面正確連接則網(wǎng)格也會正確連接第61頁/共68頁拓?fù)涫遣考?nèi)每個曲面與其相鄰曲面的連接方式曲面的連接關(guān)系是由edges控制的 如果edge與多個曲面相連，則認(rèn)為這些曲面是相連的曲面的edges根據(jù)連接曲面的個數(shù)進(jìn)行歸類、命名并以不同顏色顯示Free edge (red)自由邊（紅色）自由邊（紅色）只與一個曲面相連曲面之間有自由邊表示曲面在這里是不共邊的Shared edge (green)共享邊（綠色）共享邊（綠色）與兩個