hypermesh使用指南

Hypermesh软件是美国Altair公司的产品，是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面。

FEA流程图：
Step1:CAD模型的导入与修复
文件导入
文件的导入有很多种方式，常用的是导入parasolid形式，即x_t 文件。

因为这种文件不容易出现缝隙、重叠、边界错误等缺陷，减轻了几何清理的工作量。

File→import→Geometry→parasolid→**.x_t
（导入的模型如果是组件，最好直接将组件导入，在HM中组装比较麻烦。

）
几何清理
如图，geom页面点击autocleanup，使用线框模型来查看模型。

线条为红色是自由边，表示相邻曲面没有相互连接，或者相邻曲面间有空隙。

线条为黄色为T形连接边，表示曲面的边界被三个或三个以上的曲面所共享，如果不是，说明模型存在重复曲面。

修补方法：
（1）缝补破面。

Geom页面选择surfaces面板，点击左上方Spline/Filler选项，不选Keep Tangency选项。

对象设置为lines,激活Auto Create(Free Edges only)选项，点击破损平面的一条边。

（2）删除所有重复面。

在Geometry菜单中点击Defeature→Duplicates →Surfaces→Displayed。

在Cleanup Tol中输入0.01，点击find→Delete。

Step2:几何模型的简化
简化几何模型是指为了使零件几何形状更简单而去掉一些细节。

根据分析问题的需要，比如考虑零件在总装配中的重要程度、几何特征与分析问题的着重点的相关程度、几何特征尺寸与平均网格尺寸的对比等因素，模型的某些几何细节（如一些小孔或倒角）可以忽略。

删除对于分析没有必要的模型细节，有助于改善网格质量，分析也会进行得更有效率。

进入页面Geometry→Defeature
Pinholes选项：删除小孔。

Surf Fillets选项：删除倒角的曲面或曲面之间的过渡圆滑曲面。

Edge Fillets选项：根据尺寸范围删除曲面上的所有倒圆。

Step3:网格划分
四面体网格的划分
划分方法：1.volume Tetra mesher 对几何体直接进行四面体网格划分。

即使对于很复杂的几何实体，这种方法也能很快且很容易地创建高质量的网格。

3D→tetramesh→volume tetra
Use Curvature选项能在曲面曲率较大的区域创建更多的单元，因此像倒角这样的曲率区域会出现更多更细小的单元。

（细化）
Use proximity选项对小曲面区域内的网格进行细分，这样能够从细小曲面上的较小单元很好地过渡到相邻表面的较大单元。

（过渡）
此种划分方法的缺点是对于较为复杂特别是倒角较小的模型，网格的密度需要设置的很小，这要导致了整体网格数量的增加。

2. Standard Tetra Mesher 需要以三角形或四边形单元的二维网格作为输入，然后提供一系列选项控制四面体网格划分的结果。

3D→tetramesh→tetra mesh
此种方法的可以更加灵活地控制网格密度，对关键部位的网格进行加密，需要注意的是：此种方法使用Automesh(F12)划分的二维网格最后应该删除。

删除的方法是：Tool→delete→element→by config→tria3、quad4
六面体网格的划分
HM中六面体和五面体网格技术是网格划分的精髓所在，尽管HM可以自动完成四面体网格的划分，但由于实体单元中六面体网格收敛性好、精度高，因此，大量的实体网格仍需采用六面体或五面体单元进行划分，尤其是厚度尺寸远大于单元所用尺寸的部件，或厚度方向上有许多特征或变化的部件。

基本方法：Elem offset、spin、Drag、Linear Solid、Solid Map和Solid Mesh。

Elem offset面板：允许沿法线方向偏移面网格或壳单元，以创建和修改实体单元，单元的法向指出了偏移的方向。

Spin面板：通过沿一个矢量方向旋转一组二维单元来创建一个回转体
结构的实体或实体网格单元。

Linear Solid 面板：允许在两组“相似”的面单元之间以线性路径创建实体单元。

即一个面单元近似是另一个面单元的比例放大或缩小。

Solid Mesh 面板：（1）定义相对的两个面。

定义体积区域的两个面，自动生成其他四个线性面。

（2）定义连接面。

连接面允许用四个面定义体积区域，另两个面自动生成。

此时必须定义3条线形成五面体，或是定义4条线形成六面体。

（3）定义所有面。

这种方法实质上就是前两种方法的综合。

Drag面板：允许将二维网格沿某一矢量方向拉伸成三维实体单元。

Line Drag面板：允许将二维网格沿某一条线拉伸成三维实体单元。

该线可以是直线也可以是曲线。

Step3:网格质量检查
1.网格连续性检查。

网格不连续引起的模型不连续，在计算中将导
致与实际情况完全不同的计算结果和变形形式。

合并节点的方法：Tool→Edges→设置tolerance→preview equiv→equivalence
2.检查重复单元。

通过Check element面板，检查1D 、2D以及3D 单元中是否存在重复单元。

点击快捷键F10进入
3.检查网格单元质量。

（1）Warpage—翘曲度，用于检查四面体单元的翘曲，即单元偏离平面的量。

通常应小于5:1 (2)Aspect—纵横比，检查单元最长边与最短边之比。

通常应小于5:1。

（3）Chord Dev—弦差，为单元各边中点与该点在对应面上的投影点的距离值。

（4）Skew—扭曲角，用于检查单元的扭曲度。

（5）Jacobian—雅可比，范围从0到1，通常Jacpbian值大于0.7认为是可以接受的。

Hypermesh与ABAQUS接口问题
Hypermesh划分好网格以后通过inp文件输入到ABAQUS中计算，网格和接触属性都能比较好的识别，因为载荷步的接口一般会出现问题，在这里着重讲一下载荷以及载荷步的定义。

首先在Analysis面板定义载荷，然后进入Utility面板，选中Step manager进行载荷步的定义。

如图，选择载荷类型，然后双击载荷名称force，然后通过Define from “Constraints”panel在窗口定义载荷，如果载荷类型变为黑体字加深，载荷便定义成功。

有限元网格划分原则
Example 1
油底壳六面体壳单元
划分方法：对于油底壳这类冲压件，常用的方法就是抽取中面然后划分shell单元。

自动抽取中面：Geometry→midsurface→surfs→displayed→extract
或者使用between surfs 手动的选取上下面进行抽取中面。

Example 2
气门的六面体网格
气门的六面体主要用到钱币原理的划分方法，这种方法适用于所有的圆柱的划分。

具体方法如下：Geometry→temp nodes 产生如下图所示的节点，然后使用s urface edit→trim with nodes 将气门杆顶面分割。

接着F12划分面网格，mesh style 采用map as rectangle，效果如下：
最后使用line drag拉伸，完成气门的网格划分。

网格对计算结果的影响
四面体网格与六面体网格的对比
下面对比一下曲拐圆角应力计算。

下图是加弯矩10NM的情况。

所需计算时间和对硬件的要求
主轴颈圆角弯曲应力
TET4：节点数相对较小，但单元数很大，计算时间非常短，但结果不可信。

TET10：节点数非常大，单元数很大，计算时间非常长，占用硬盘资源非常大，结果有一定的误差，但仍能接受。

若应力集中区网格质量不好，结果显示的区域就不很准确。

HEX8：单元数非常小，节点数较小，计算时间非常短，占用硬盘资源小。

对称模型的结果完全对称，结果精度高。