基于HyperMesh的有限元前处理技术
Hypermesh2017.2有限元分析的前处理1D单元连接
ALTAIR HYPERWORKS2017.2有限元分析前处理1D 单元和连接Trainer’s NameMonth XX, 2017HMD Intro, 2017.2第5章: 1D 单元和焊点5) 1D 单元和焊点•1D Meshing（1D单元）•HyperBeam（梁截面）•Connectors（焊点）HMD Intro, 2017.2 1D 单元•1D 单元HMD Intro, 2017.2示例跟着示范做(…\Model-Files\CH5-1D-MESHING\05a-1D-MESHING.hm)© 2017 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.HMD Intro, 2017.2 1D单元介绍•1D单元是节点之间简单连接，允许精确模拟连接关系(例如螺栓)和类似的杆状或杆状对象，这些对象在FEA模型中可以建模为简单的线•可以从以下面板创建1D单元:•目前支持的1D单元包括: bar2s, bar3s, rigid links, rbe3s, plots, rigids,rods, springs, welds, gaps and joints.•显示单元可以在以下面板中创建: Edit Element,Line Mesh, Elem Offset, Edges, or Features panel.•RIGID 刚性连接用于传递从主节点到从节点的运动.•Rigids面板允许创建rigid 和rigid link 单元.•RBE3 刚性连接用来传递分布载荷.不会引入额外刚度•RBE3是内插约束单元，其中从属节点的运动被定义为一组独立节点的运动的加权平均•RBE3通常用于在所选独立节点之间分配施加在从属节点上的负载。
1D MESHING -SPRINGS•SPRING 弹簧单元是在需要弹簧连接的模型的两个节点之间的空间中创建的单元。
hypermesh技巧总结
有限元仿真经验技巧总结1. 装配体接触面之间如何使节点对齐？法一：通过实体切割，产生对齐的实体轮廓线，划分网格时自动对齐。
法二：两实体通过布尔运算合并，然后切割划分网格。
法三：各自划分网格，然后节点合并（ equivalence ），然后分离（ detach ）。
法四：投影 project法五：两实体接触表面网格若不对齐，可以通过选取它们的面网格来进行节点对齐。
2. 如何删除重复的单元？首先，把重复单元节点合并；然后， tool/check elems/duplicates,save failed ；最后， delete/elems, 选择 retrieve , 即可删除重复单元。
3. 切割实体划分实体单元时，如何保证每一块都是可映射的，即可划分的？最好是保证实体每个面只有边界线，面内无其他切割实体边界线。
其次是只有一个面内有边界线。
4. 如何快速创建节点？按住鼠标左键在边界线拖动，直至边界线变亮时松开，点击就出现节点。
5. 如何镜像实体或单元？Tool/reflect, 选中实体或单元， duplicate , 镜像平面， OK.6. 对于较规则的实体，快速生成六面体单元的方法有哪些？1）对于较规则的方形体，可以在其中一面上 automesh ，然后直接 solidmap/one volume 划分。
或者由二维面网格 linear drag 生成。
2）对于可旋转的规则环形体，确定其中一面二维网格，然后 spin 。
3）对一般的六面体，需要先确定的相对面的面网格，要保证数量一致，然后通过 linear solid.7. 对于分散对称的载荷施加区域，如风机轮毂上的载荷，塔筒截面上的载荷，怎么加载简单有效？创建中心质点 Mass21 ，赋予其很小的质量，适用静力加载、小变形，不考虑转动惯量。
然后把中心质点和受力区域节点，建立柔性连接 rbe3 ，可以传递力和力矩，耦合六个自由度。
对于实体单元之间建立刚性连接 CERIG, 如螺栓与螺母之间的绑定接触，所有节点不产生相对位移，只产生刚体运动，只需耦合 3 个平动自由度，适用小变形。
基于Hypermesh的分析数据提取与处理方法要点
南京工程学院本科毕业设计（论文）题目：基于Hypermesh的分析数据提取与处理方法专业：车辆工程班级：车辆工程111 学号：21511638学生姓名：张云指导教师：陈伟讲师起迄日期：2015.3.2～2015.5.15设计地点：车辆工程实验中心Graduation Design (Thesis) Extraction and Analysis of data processing method basedon HypermeshByZhang YunSupervised byInstructor. CHEN WeiNanjing Institute of TechnologyJune, 2015摘要目前世界各大著名客车公司都已经将有限元分析方法应用于客车的设计中，从最初的概念设计到最终的产品成型阶段始终贯穿有限元分析方法。
通过实践证明，运用有限元分析软件对客车的车身骨架进行结构分析可以得到更加准确的精确度，由于这一方法具有减低客车研发的成本，缩短客车研发周期等优点，基本上所有的客车公司已将有限元方法作为客车研发过程中的一个重要方法。
本论文针对有限元分析软件虽然可以得出详细而精确的分析结果，但却没有对于这些结果文件进行数据提取与分析的情况，开发出基于Hypermesh d的数据提取与处理方法。
本文深入介绍了有限元法以及常用有限元分析软件，并通过具体实例，掌握Hypermesh的基本操作。
同时通过查阅资料与实操演练，掌握Fortran编译器Intel Visual Fortran的基本操作，最后通过对有限元分析软件Hypermesh等的结果文件zhidonggaijin.bdf和zhidonggaijin.f06进行分析，设计出以Fortran语言为基础的的数据提取与分析处理程序，最终生成可执行文件，并且能够生成所需文件。
程序输出的文件可直接作为后期车身改良与优化的数据依据。
关键词：车身；数据提取分析；有限元；Fortran；二次开发ABSTRACTAt present,world famous bus companies have already applide finite element analysis method to the design of passenger cars from the initial design concept to the final product . Practice proves that using finite element analysis software for structure analysis of bus body frame can get more accurate precision. Because this method has many advantages such as reduce passenger car research costs and shorten the development cycle of passenger car , virtually all bus companies have taken the finite element method as an important means of passenger car development process.Finite element analysis software can draw a detailed and accurate results, but it does not have the function of extraction and analysis of data, According to this situation ,this thesis has developed a kind of data extraction and processing methods based on Hypermeshd. This thesis delves into the finite element method and the finite element analysis software , I master the basic operations of Hypermesh by means of practical examples. Meanwhile through check out the information and practical exercises, I have mastered the basic operations of Fortran compiler Intel Visual Fortran. Finally, this theis designes a program based on the Fortran language for data extraction and analysis and build the executable file which is able to generate the required files by analysizing the outcome document of finite element analysis software Hypermesh zhidonggaijin.bdf and zhidonggaijin.f06. Program output files can be directly used as body modification and optimization in the future.Keywords：Bus Body, Data Extraction and Analysis, Finite Element, Fortran, Secondary Development目录第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 研究背景 (1)1.3 论文课题的研究内容与意义 (2)1.3.1 研究内容 (2)1.3.2 基于Hypermesh二次开发的研究意义 (2)1.4 有限元分析及其软件二次开发的历史发展 (3)1.5 Hypermesh软件的基本特点 (3)1.6 国内外发展现状 (4)1.7 本文的结构 (4)第二章有限元法概论及软件介绍 (5)2.1 引言 (5)2.2 有限元方法概述 (5)2.2.1 有限元法的孕育过程及诞生和发展 (5)2.2.2 有限元法的概念 (6)2.2.3 有限元法的应用 (7)2.2.4 有限元分析几个需要注意的重要问题 (7)2.3 有限元软件介绍 (8)2.3.1 软件概述 (8)2.3.2 软件操作举例 (10)2.4 本章小结 (17)第三章Fortran与HYPERMESH二次开发在客车车身结构分析中的应用 (18)3.1 Fortran概述 (18)3.1.1 引言 (18)3.1.2 历史发展 (18)3.2 Fortran编译器的操作 (19)3.2.1 创建工程，添加代码 (19)3.2.2 如何编译 (20)3.3 Hypermesh与客车有限元分析 (23)3.4 客车车架的有限元分析 (23)3.5 本章小结 (24)第四章数据提取分析的应用程序 (25)4.1 引言 (25)4.2 程序设计 (25)4.2.1 程序所要实现的功能 (25)4.2.2 程序各部分功能说明 (26)4.2.3 程序运行展示 (35)4.2.4 本程序的创新 (37)4.3 本章小结 (37)第五章结论与展望 (38)5.1 结论 (38)5.2 展望 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录 A：完整程序代码 (41)第一章绪论1.1 引言从诞生第一辆汽车到今天已经经历了一百多年的时间了，汽车作为当今世界最重要的交通工具之一，在这一期间的发展，对人类的日常生活产生了深刻地改变，它不仅使人们的生活带变得方便，而且也正是由于整个汽车工业的变革发展，才从真正意义上促进了世界的迅猛发展。
hypermesh-hyperview应用技巧与高级实例
hypermesh-hyperview应用技巧与高级实例目录1. 引言1.1 背景和意义1.2 结构概述1.3 目的2. HyperMesh基础应用技巧2.1 网格建模2.2 材料定义和属性设置2.3 边界条件设置3. HyperView结果后处理技巧3.1 数据导入与预处理3.2 结果展示与分析3.3 动画与报告生成4. HyperMesh高级实例讲解4.1 汇合区域的创建和优化4.2 拓扑优化与形状优化方法比较分析4.3 多物理场耦合仿真案例研究5 结论和总结1. 引言1.1 背景和意义在工程设计与分析领域中，有着众多的设计软件和仿真工具。
其中，Hypermesh与HyperView作为Altair HyperWorks软件套件中的两大核心模块，提供了强大而全面的功能，被广泛应用于结构、材料、流体等领域的建模、优化以及后处理等任务。
Hypermesh作为一款先进的有限元前处理软件，在结构建模方面具备丰富的功能和强大的求解能力。
通过其快速且高效的网格划分算法，用户可以轻松地将复杂几何图形转换成可用于数值计算的网格模型。
此外，在材料定义和属性设置、边界条件设置等方面，Hypermesh提供了灵活性强、易于操作的工具，使得用户能够更加精确地描述系统，并满足各种特定需求。
与此同时，HyperView则是一款专业级别的有限元后处理工具。
它不仅支持各类有限元结果数据文件的导入，并能够对结果进行处理、展示和分析，而且还提供了丰富多样的可视化功能。
用户可通过HyperView直观地查看、评估仿真结果，并生成动画和报告，以便更好地理解和传达仿真结果。
本文将重点介绍Hypermesh与HyperView的应用技巧与高级实例，帮助读者更好地掌握这两款工具的使用方法，提高工程设计与分析的效率和准确性。
1.2 结构概述本文共分为5个部分。
首先，在引言部分（第1节）中，我们将介绍本文的背景、意义和结构概述。
其次，第2节将详细讲解Hypermesh的基础应用技巧，包括网格建模、材料定义和属性设置、边界条件设置等方面。
hypermesh教程
hypermesh教程HyperMesh是一款强大的有限元前处理软件，具有丰富的功能和灵活的操作方式。
本教程将介绍一些常用的操作和技巧，帮助初学者快速上手使用HyperMesh。
1. 启动HyperMesh首先，双击打开HyperMesh软件。
在启动界面选择创建一个新模型。
然后选择创建一个新的分析模型。
2. 导入几何模型在模型创建界面，点击菜单栏的“文件”选项，选择“导入”命令。
在弹出的对话框中选择几何模型文件，并点击“打开”按钮。
此时，几何模型将被导入到HyperMesh中。
3. 创建网格选择菜单栏的“网格”选项，然后点击“网格生成”命令。
根据需要选择适当的网格类型和参数，并点击“生成”按钮。
HyperMesh将自动生成网格。
4. 添加材料属性在模型创建界面，选择菜单栏的“材料”选项，然后点击“新建属性”命令。
在弹出的对话框中输入材料属性的名称和参数，并点击“确定”按钮。
然后将材料属性分配给相应的单元。
5. 定义边界条件选择菜单栏的“加载”选项，然后点击“新建边界条件”命令。
在弹出的对话框中选择边界条件的类型和参数，并点击“确定”按钮。
然后将边界条件应用到相应的单元。
6. 定义载荷同样，在加载菜单栏中选择“新建载荷”命令。
在弹出的对话框中选择载荷类型和参数，并点击“确定”按钮。
然后将载荷应用到相应的单元。
7. 进行分析在菜单栏中选择“求解”选项，然后点击“开始分析”命令。
HyperMesh将根据定义的网格、材料属性、边界条件和载荷进行计算，并显示分析结果。
8. 后处理选择菜单栏的“后处理”选项，然后点击“显示结果”命令。
在弹出的对话框中选择需要显示的结果类型和参数，并点击“确定”按钮。
HyperMesh将显示相应的分析结果图形。
9. 保存模型和结果在菜单栏中选择“文件”选项，然后点击“保存”命令。
在弹出的对话框中选择保存的文件路径和名称，并点击“保存”按钮。
这样，模型和分析结果将被保存到指定的文件中。
基于HyperMesh的结构有限元建模技术阅读记录
《基于HyperMesh的结构有限元建模技术》阅读记录目录一、内容概括 (2)1.1 背景介绍 (2)1.2 研究目的与意义 (3)1.3 研究方法与步骤 (4)二、HyperMesh软件简介 (5)2.1 HyperMesh的发展与应用领域 (6)2.2 HyperMesh的主要功能特点 (7)2.3 HyperMesh的操作界面与使用教程 (9)三、结构有限元建模基础 (10)3.1 有限元法的基本原理 (11)3.2 结构有限元模型的建立步骤 (12)3.3 结构有限元分析的基本流程 (13)四、基于HyperMesh的结构有限元建模技术 (14)4.1 HyperMesh在结构有限元建模中的应用场景 (16)4.2 HyperMesh在建模过程中的操作技巧 (17)4.3 节点与单元的创建与编辑 (18)4.4 荷载与约束的施加与优化 (19)4.5 结构分析与结果输出 (21)五、案例分析 (22)5.1 案例一 (23)5.2 案例二 (24)5.3 案例三 (25)六、总结与展望 (27)6.1 研究成果总结 (28)6.2 研究不足与改进方向 (29)6.3 未来发展趋势与应用前景展望 (30)一、内容概括《基于HyperMesh的结构有限元建模技术》是一本关于结构有限元建模的专业书籍，主要介绍了如何使用HyperMesh这一强大的有限元软件进行结构分析和设计。
本书从基本概念出发，详细阐述了有限元分析的基本原理、方法和技巧，包括有限元模型的建立、网格划分、材料属性设置、加载条件定义等。
本书还重点介绍了HyperMesh软件的各种功能和操作方法，如几何建模、装配、边界条件设置、载荷施加、后处理等。
通过阅读本书，读者可以掌握结构有限元建模的基本技能，为进行实际工程应用打下坚实的基础。
1.1 背景介绍随着计算机技术的飞速发展，有限元分析（FEA）在结构设计与分析中扮演着越来越重要的角色。
hypermesh前处理总结
1.画网格
2.创建材料material：定义材料名称，颜色，类型，card image一般选择MAT25。
然后点击create完成创建。
在模型树中右键点击创建的材料，选择card edit依次设置材料的密度，弹性模量，泊松比，屈服强度。
（钢材料C，P分别为40,5）
3.定义模型属性property：定义模型名称，颜色，类型，具体类型。
点击create
完成创建。
在模型树中右键card image可设置厚度等物理量。
4.将材料和模型属性赋予模型component：选择update，在comp中选择要赋予
属性的模型，定义颜色，选择模型属性和材料。
点击update完成，表示已将材料和模型属性赋予模型。
5.速度场：工具栏tools，create card，initial，velocity。
6.刚性墙：工具栏tools，create card，rigid walls
7.模型间固定相对位置：工具栏tools，create card，constrained，constrained nodal rigid body。
8.定义接触自接触：工具栏tools，create card，contact。
基于HyperMesh的某车辆回转体复杂结构的有限元分析
基于 Ｈｙ ｒ ｓ ｐ ｅ ｅ ｈ的某车辆 回转体复杂结构 的有篙 ■ Ｍ 限元分析
奚 文 娜 （ 河海大学常州校 区机 电工程学 院 江苏常州 ２ ０ ２ １ ２ ） ３ 摘 要： ｐｒ ｓ Ｈｙ ｅ Ｍｅ ｈ是世界领 先的针对有限元主漉求解嚣 的高性 能前后处理软件 ， 可以进行快速有限 元建模 。本文基 于 Ｈｙ ｅ Ｍｅ ｈ软件 ｐｒ ｓ 建立 了某车 辆回转体复 杂结构的有限 元模型 ， 分析 了 关键部位 在不 同工况下的 力学性能 。 其 关键词 ： ｙ ｅ Ｍ ｓ 有限元 Ｈ ｐｒ ｅｈ 中图分类号 ： ｌ Ｔｉ ９ 一３ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ８ ］ （ ） ０ ４ － １ １ ７ － ７ １ ２ ０ ） ２ｂ － ０ ２ ０ Ｈｙ ｅ Ｍｅ ｈ是 世 界领 先 的针 对 有 限元 ｐｒ ｓ 主 流 求解 器的 高性 能 前后 处理 软 件 ， 它提 供 了交 互 化 建 模功 能 和 广 泛 的 ＣＡＤ和 ＣＡＥ 软 件接 口， 应用 Ｈｙ ｅ Ｍｅ ｈ可以进行 快速有 ｐｒ ｓ 限 元建 模 。 某 车辆 的 回转 体 是 其 功能 结 构 的重 要 组成 部 分 ， 文 基 于 Ｈｙ ｅ Ｍｅ ｈ软 本 ｐｒ ｓ 件 ， 对 某 车辆 的 回转 体 复杂 结 构 ， 合考 针 综 虑 与之相 连结 构 的 影响 ， 整 体上 进行 了有 从 限元分析。
幡 一幢 —
工 程 技 术
网格 的 优 劣 对 整个 结 构 分 析 的 有效 性 和 可 对 回转 体 建立 有 限 元 模型 如 图 ｌ 所示 。 靠 性 具 有 全 局 性 的影 响 。 网格 的 类 型 及疏 密 同 样取 决 于 分 析 的 目的 与 精 度 要 求 。 ２有 限元模型的约束 和载荷 的施加 在 对 模 型 进 行 网 格 划 分 时 ， 注 意 以 应 回转 体 底 部 和 回转 支 撑 座 的 转动 部 分 下几点。 通 过 螺 钉 固定 ， 模 型 上 对 回转 体 底 部 螺 在 （） １ 自动 划 分 和 人 工干 预 相 结 合 ， 循 钉 所 在 圆周 加 约 束 ， 遵 限制 节 点 ＸＹＺ三 个 方 计 算 精 度 和 计 算 耗 费 的 平 衡 原 则 ， 高 分 向的 位移 和 转 动 。 二 维 壳 体单 元 和 三 维 实 提 网效率 。 体单 元 的连 接利 用 Ｈｙ ｅ Ｍｅｈ中提供 的刚 ｐｒ ｓ （ ） 步 分 网 及时 检 查 单 元 质 量 ， 时 性 单 元 ＲＢＥ２ ２每 及 。在 回转 体 的六 个 耳 轴 处 建 修 正 ， 免 计 算 结 果 出现 大 的 误 差 。 以 立 刚性 单 元 ， 拟 螺 栓 连 接 。 模 （ ） 限元 网 格 与 结 合几 何 特 征 的协 调 ３有 １回转体的 网格划分 根据 设 计要 求 ， 回转 体 尾部 的左 右耳 轴 网格 划 分 是 有 限 元 前 处 理 中 的 主 要 工 性 。 处垂直位 移 为设计关 键 ， 所以 ， 以这两处 所受 某 车 辆 的 回 转 体 形 状 不 规 则 ， 体 结 载荷 为基准 ， 整 作 ， 是 整 个 有 限元 分 析 效 果 的关 键 所 在 。 也 选取 不 同工况 。在 Ｈｙ ｅＭｅ ｈ ｐｒ ｓ 构复杂 ， 因此 手 工 六 面体 网格 很 难 划 分 ， 而 中 ， 建立两个 ｌａ ｓ ｐ 载荷步）对两个工 况进 ｏｄｔ （ ｅ ， 由 Ｈｙ ｅ Ｍｅｈ软 件 自动 划分 的 四面体 网格 行 静 力 分 析 。 ｐｒ ｓ 将 会 降 低 求 解 精 度 ， 增 加 计 算 时 长 。 因 且 为 回转 体 大 部 分都 由板 件焊 接而 成 ， 以 ， ３有限元分析 计算结果 所 在 Ｈｙ ｅ Ｍｅ ｈ软件 中建 立其 面 模 型 ， 用 ｐｒ ｓ 采 对 建 立 的 回 转 体 的 有 限 元 模 型 ， 加 施 自适 应 自动 网 格 划 分和 手 工 划 分 相 结 合 的 了上 述 约 束和 载 荷 以 后 ， 进行 静 力 分 析 ， 得 方 法 建 立 回转 体 有 限元 模 型 。生 成 网 格 的 到 如 下 结 果 。 单 元类型 为 ｍｉ ｅ ｘ ｄ型 ， 元 ｃ ｒ ｉ ｇ 单 ａ ｄ ｍａ ｅ的选 （） １在工 况 ｌ 回转 体 的 最大 位移 分 布在 ， 择 为 ＰＳＨＥＬＬ， 为 壳 单 元 ， 元 总 数 为 回转 体 的左 耳轴 部 位 ， 处耳 轴 中心 位移 值 即 单 该 ２ ４ ７个 ， 度符 合要 求 。 材料 为 Ｑ２ ５， ３１ 精 ３ 弹 为 ２ ３ ８ ． ３ ｍｍ ， 直方 向位移 值为 ２ ２ １ 垂 ． ３ ｍｍ； 性模 量为 ２．Ｅ＋０ ＭＰａ 泊松 比 为 ０． ， ０ ５ ， ３ 密 应 力最大 值 为 １ ７ ａ ９ ＭＰ 。 图１ 回转体整体有 限元模 型 度为 ７． ２ ＋０ ｋ ／ 。 ８ Ｅ ３ ｇ ｍ （ ） 工 况 ２ 回转 体 的最 大 位移 分 布在 ２在 ， 回转 体 的右 耳 轴部 位 ， 该处 耳 轴 中心 位移 值 为 ２０５ ．５ ｍｍ， 垂直 方 向位 移值 为 １ ９ ８ ． ５ ｍｍ； 应 力最 大值 为 ｌ ２ ９ ＭＰａ 。
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Ｋ沁ｙ ｗＯｒｄｓ：ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｐＩｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ＣＡＥ；ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ
Ｏ引 言
处理软件——ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ相结合的有限元分析计算 方法，从而可以大大提高工程分析计算的效率．
第３期
熊珍兵等：基于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ的有限元前处理技术
３７
计算的方便，只改变其中的个别量纲的单位，则计算
、
的结果就会出现错误． 当设置完材料参数后，就可以通过任意页面下
的ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ／ｃｒｅａｔ／ｃｏｍｐｓ为下一步要生成的网格 选择单元类型和材料属性了．
４ 网格划分
４．１网格划分原则 有限元方法的基本思想是将结构离散化，用有
功能，并以轴承座为例重点说明了在ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件中进行有限元分析前处理操作的步骤、注意事 项及结果文件的导出等问题，为有限元分析提供了一种新的思路．研究表明，先在ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中进 行有限元前处理，然后再将其生成的ｃＡＥ文件导入到ＡＮｓＹｓ软件中进行求解计算是可行的．此种
方法对ＣＡＥ工程技术人员具有一定的借鉴意义．
ＣＡＥ是先进制造技术的重要组成部分，其核心 就是基于现代计算力学的有限单元分析技术．众所周
知，在进行有限元分析计算时，前处理工作是一个重 要环节，前处理质量的好坏将直接影响计算结果的精 度和计算的规模．目前市面上广泛使用的有限元软
件一ＡＮｓＹｓ的前处理功能比较烦琐，如果在ＡＮ．
ｓＹｓ中完成有限元分析计算的前处理工作将相当耗
。
关键词：有限元分析；前处理；ＣＡＥ；Ｈ）ｒｐｅｒＭｅｓｈ
中图分类号：聊９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—６２５４（２００６）０３—００３５—０４
Ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｌｌＩｌｏｌｏｇｙ ｏｆ ＦＥ ｂ嬲ｅｄ ｏｎ ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ ｓｏｆｔｗａｒｅ
船Ｄ＾ｒＧ劢ｅｎ一６ｉ昭，￡加点Ｍ一戈汛
ｏＶｅｒｓｅａｓ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ＦＥＡ ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ ｉｓ ｃａｒｅｆｕＵｙ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ａ ｂｅａｒｉｎｇ ｂｌｏｃｋ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｓｔｅｐｓ ｏｆ ＦＥＡ’ｓ ｐｒｅｐｍｃｅｓｓｉｎｇ ｉｎ ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ，ｔｈｅ ｍａｔｔｅｒｓ ｎｅｅｄｉｎｇ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｏｗ ｔｏ ｅｘｐｏｒｔ ｔｈｅ ｒｅｓｕｈ ｆｉｌｅ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ．７ｎｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｍ“ｄｅｓ ａ ｎｅｗ ｉｄｅａｌ ｍｅ出ｏｄ ｆｏｒ ＦＥＡ，ａｎｄ ｉｎｄｉｃ砒ｅｓ ｔｈａｔ ｄｏ ｔｈｅ ｐｒｅｐｍｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ＦＥＡ ｉｎ ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ ｓｏｆｔｗａ他ｆｉｒｓｔ ａｎｄ ｔ｝ｌｅｎ ｅｘｐｏｎ ｔｈｅ ＣＡＥ ｄａｔａ ｔｏ ＡＮＳＹＳ ｓｏｆｈａｒｅ
图１ 有限元前处理流程图
２ 在Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ中进行ＣＡＥ前处理 的准备工作
为了详细说明基于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ的有限元前处理 技术，本文以某一轴承座的静力分析为例，在Ｈｙ— ｐｅｒＭｅｓｈ的ＡＮＳＹＳ模板中对其进行前处理． ２．１前处理模板的设置
一般说来在ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中进行ＣＡＥ前处理操 作，第一步就是设置求解器模板和建立分析对象的 几何模型．如果选择ＡＮｓＹｓ作为最终的求解计算软 件，则可通过ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中的ＴｏｏＬ／ｕｓｅｒ ｐｍｆ…选择 ＡＮｓＹＳ模板，此时ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ会自动添加ＡＮＳＹＳ 前处理所必须的一切信息． ２．２几何模型的创建及导入
载的不是你想要的求解器模板，则可以先通过‰Ｌ／
ｕｓｅｒ ｐｒｏｆ…更换求解器模板，然后将单元属性、材料 属性及边界条件等依次进行更新Ｍ Ｊ，更新完成后就 可以通过蠡ｌｅＳ／ｅｘｐＤ∥ＴＥＭＰＩＡＴＥ／删ｔｅ ａｓ将ＣＡＥ 模型保存为求解器识别的文件格式了．
对于本文中使用的ＡＮＳＹＳ模板，其输出转换 器——ａｎｓｙｓ．ｔｐｌ能够将在ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中生成的有限 元数据文件直接转换成ＡＮＳＹＳ能够识别的半．ｉｎｐ 或者木．ｄｂ文件．图４是由ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ导入到ＡＮ－ ＳＹＳ中的轴承座有限元模型．该模型共有１９ ９７４个 节点，１５ ６４８个单元．模型导入到ＡＮＳＹＳ前后，节点 和单元无任何变化，载荷及约束也无变化．这说明在 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中建立的有限元模型能够很好地导入到 ＡＮＳＹＳ中来．
ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ的Ｂｃｓ页面提供了多种施加边界条 件的菜单，用户可以方便地施加约束、力、力矩、压力 等边界条件，并且能够直观地看出施加的载荷大小 及方向．
６导出ＡＮＳＹＳ格式的有限元模型
当检查确认ＣＡＥ模型及边界条件施加无误后， 就可以将其导出到指定的求解器进行求解了．如果 在前处理开始阶段就已经加载好了求解器模板，则 就可以直接通过任意页面下的ｆｉｌｅｓ／ｅｘｐｏｎ／，ＩＥＭ－ ＰＩＡ’ｒＥ／ｗｒｉｔｅ ａｓ来直接导出ＣＡＥ文件，此时的ＣＡＥ 文件就是求解器能够识别的文件；如果开始阶段加
限个容易分析的单元来表示复杂的对象，单元之间 通过有限个节点相互连接，然后根据变形协调条件 列出平衡方程综合求解口Ｊ．划分网格是建立有限元 模型的重要一环，理想的有限元网格应该是等边三 角形、正方形、等边四面体和立方体等．由于分析对 象结构大多比较复杂，因此完全采用理想的单元对 结构进行离散化是不可能的，但应该使实际单元形 态尽可能接近理想单元．此外在划分网格时还要考 虑到网格数量，网格疏密，单元阶次和网格质量等因 素对计算精度和计算规模的影响旧Ｊ． ４．２模型的网格划分
当网格划分完成后必须再次对ｃＡＥ模型进行 清理检查，删除一些在建模过程中绘制的辅助节点、 二维辅助面等几何模型．然后检查各单元质量是否
．满足客户要求，如果还不能达到要求，则需对其再次 进行修改，直到完全合格为止，
５施加边界条件
对有限元模型施加边界条件的原则就是：在反 映真实情况的前提下，对力和载荷进行合理的简化． 在施加边界条件的过程中还要具体情况具体对待， 综合考虑模型结构、分析目的、试验数据等因素∞Ｊ． 例如在ＡＮＳＹＳ求解器中，对于螺栓连接的情况，如 果需要对它进行强度校核，除了螺栓孔以外，还需要 模拟螺栓和它的接触，这时就需要对螺栓施加轴向 及径向约束，必要的时候还需要施加预紧力．但是， 对于大型装配体，如果仅仅关心的是除螺栓外整个 模型的应力情况，这时就可以不用考虑螺栓的接触 及预紧力等情况，只要用刚性单元来代替螺栓就可 以了．
３８
排灌机械
第２４卷
型能够很好地导人到ＡＮＳＹｓ中进行求解计算，这种 将有限元前处理和求解过程分别放在不同的有限元 软件中进行处理的方法可以大大提高ＣＡＥ分析的 效率．
参考文献（Ｒｅｆｅｎｎｃ髑）
图４ ＡＮｓＹｓ中的轴承座有限元模型
［１］ 于开平，周传月，谭惠丰，等．ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ从入门到精 通［Ｍ］．北京：科学出版社，２００５：７一１２．
第２４卷第３期 ２００６年６月
排灌机械 Ｄｒａｉｎａｇｅ蛐ｄ Ｉ而ｇａｔｉ∞Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ
Ｖ０１．２４ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２００６
基于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ的有限元前处理技术
熊珍兵，罗会信
（武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉４３００８１）
摘要：为了提高ＣＡＥ分析的质量和效率，研究了国外流行的商业有限元前处理软件ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ的
ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ的１Ｄ、２Ｄ及３Ｄ面板提供了多种交 互式建立映射网格和自由网格的方法．通过旋转、拉 伸、扫描、放样等命令来生成映射网格；也可以应用 其自动网格划分模块来生成自由网格，在划分自由 网格的过程当中用户可以交互调整每一个曲面或边 界的网格参数，包括单元密度，单元长度变化趋势， 网格划分算法，等等．
划分网格时一般要保证网格质量能达到某种指 标的要求，具体的网格质量衡量指标有细长比、锥度 比、内角、翘曲量、拉伸值、边节点位置偏差等Ｈ Ｊ．为 了保证ｃＡＥ模型的质量，在使用ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ划分网 格的过程中，尤其是在由二维网格生成三维网格之 前，要随时使用ＴｏｏＬ／ｃｈｅｃｋ ｅ１锄ｓ／２一ｄ菜单来检查 二维网格质量．对于检测到的形态不是很好的单元， 可以先对其保存，然后通过２Ｄ／．ｑｕａｌｉｔｙｉｎｄｅｘ／ｏｐｔｉｍｉｚｅ 来对质量差的单元进行优化处理，如果处理后仍有 少部分网格还不能达到质量要求，则可以通过２Ｄ 页面中ｅｄｉｔ ｅｌｅｍｅｎｔｓ菜单中的工具对其进行手工局 部调整． ４．３ ＣＡＥ模型清理
（Ｄｅｐａｎｍｅｎｔ ｏｆ ＭａｃｈｉｎｅＩｙ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｗｕｌ啪ｕＩＩｉｖｅｒｓｉｔｙ ０ｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆１ｋｈｎｏｌｏ盱，ｗｕｈ扑，Ｈｕｂｅｉ ４３００８ｌ，ＣｈｉＭ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ￡ｏ ｒａｉｓｅ ｔｌｌｅ ｅ蚯ｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＦＥＡ），ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ
时费力，对于结构复杂的三维实体更是如此．针对这
种情况本文提供了一种使用ＡＮｓＹＳ和专门ｃＡＥ前
１ ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ简介
ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ是世界领先的针对有限元主流求解 器的高性能前后处理软件．它提供了交互化建模功 能和广泛的ＣＡＤ和ＣＡＥ软件接口，应用ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ 可以进行快速有限元建模¨Ｊ．此外它还具有直观的 图形界面，多种输入输出转换器，可以帮助工程师大 大提高工作效率．一般来说应用ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ来进行 有限元前处理的流程如图１所示．
由于有限元结构分析只是对真实情况的近似， 因此在建立有限元建模时就应该对几何模型进行适
图２ 导入到ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中的轴承座几何模型
图３删除细节特征后的轴承座
３设置材料参数及单元属性
设置正确合理的材料参数和单元属性是进行 ｃＡＥ仿真分析的前提，在ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中所有数据均 可通过任意页面下的ｃｏｌｌｅｃｔｏｒＳ来创建、存储和管 理．设计人员可以通过任意页面中的ｃｏｌｌｅｃｔｏＨ∥ｃｒｅ－ ａ∥ｍａｔｓ来设置材料的弹性模量、泊松比和密度等参 数．由于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ本身不存在量纲，因此在设置材 料参数时应该注意单位的协调一致，所有参数尽量 都采用国际标准单位．例如在结构分析中，如果长度 单位采用ｍ，时间单位采用ｓ，质量单位采用ｋｇ，力 的单位采用Ｎ，压力、应力、弹性模量等的单位采用 Ｐａ，则此时所有的计算单位是统一的．但是如果为了