HyperMesh入门教程.pptx

,Page,#,Altair HyperWorks 10.0,HyperMesh,基础培训,2010,年,10,月,30,第一讲,Altair HyperWorks,总体介绍,装配,批处理网格,数据管理,碰撞,绘图,网格,多学科优化,后处理播放器,后处理,多体求解器,多体前处理,优化,求解器,数值计算,HYPERMESH,简介,航空航天：目前的飞机制造，探测器，火箭发射平台的设计，已经离不开元分析，成为科研发展的必要手段。,汽车行业：有限元已经深透到各个设计环节，从结构到内外饰，到噪音，到安全，等等。汽车和航天是目前应用有限元最广泛的两个行业。,其他还有建筑抗震，高层抗风，大型水坝，各种家电，手机，小到一个挂钩，生活中的周围无不接触着有限元。,自从有了有限元分析以来，就有了很多划分网格的软件，例如,Anasys,，,Ansa,，,HyperMesh,，,TrueGrid,等等。每种软件都有其响应的长处和短处。相比较而言，,HyperMesh,因其灵活的可操作性，广泛的数据接口，越来越多的得到了业内人士的认可，目前已经成为欧美，日韩乃至中国的主流前处理软件。,第一节,HyperMesh,操作入门介绍,一、,HyperMesh,的用户界面,标题区,菜单区,工具条,图形区,宏菜单及模型导航区,模板选择,状态条,主菜单区,求解器模板选择,默认网格模板,自带求解器,1.HyperMesh,的用户界面,图形区,状态条,主菜单区,宏菜单及模型,导航区,工具条,菜单区,标题区,2.,下拉菜单区,1.,标题区,新建、导入模型无标题显示,打开或者保存或另存显示特定的标题,文件操作,编辑,工具条定制,实体对象集,几何,网格,焊点,材料,属性,边界条件,分析,工具,网格,morphing,结果后处理,曲线,个性化定制,应用,帮助,调用主菜单区,下拉菜单区,文件操作,文件导入导出,练习,下拉菜单区,编辑,查找工具,命令,脚本,了解,下拉菜单区,工具条定制,面板位置,命令区位置,窗口区域切换,工具条显示控制,模型导航,求解导航,(,了解,),主副模型导航,(,了解,),焊点信息导航,实体状态导航,实体属性显隐导航,宏菜单,下拉菜单区,工具条定制,练习,标准,实体对象集,可视性,显示工具,视图,放大缩小移动旋转,图像,检查,显示控制,:,视图,:,工具栏,Pan,Center(C),Rotate Left,Rotate Right,Rotate Up,Rotate Down,Rotate Clockwise,Rotate Counter Clockwise,Dynamic Rotate(A),Dynamic Spin(R),通过在屏幕上抓取一个点并拖拽鼠标实现旋转,相对于光标位置和屏幕中心进行旋转,平移模型,在屏幕上点取一个位置作为模型新的旋转中心,沿不同的轴进行旋转,HyperMesh,的输入设备操作,鼠标的操作,鼠标与,HyperMesh,完全集成，几乎应用与用户输入的每一个方面。一些操作除了使用鼠标外还要求按键盘的某一个键。,鼠标操作,功能,左键,执行选择操作,右键,在图形区中取消选择实体，中止图形操作,中键,在旋转和弧动态运动模式中，拾取模型中的一个点作为新的旋转中心。执行面板中命令。,Ctrl+,左键,动态旋转模型,Ctrl+,右键,平移模型,Ctrl+,中键,放大图形的一个区域,Ctrl+,中键（滚轮）,放大或缩小模型,下拉菜单区,实体对象集,Geom,：几何命令宏菜单,几何工具,网格工具,Tools,：,Isolate surf,：从一个三维模型中提出一个内部或外部表面层。这个宏只作用于与选定的曲面附在一起的曲面。其他层和厚度随后被放在一个临时目录中隐藏。,ThinSolid,Midsurf,：用一条边找出与之相连的面，所组成的闭合三维几何，抽取其中面。,Washer,：将圆周长放大一定倍数（默认值为,1.5,），随后用这条新的圆周线来切分曲面。这个功能可以帮助在圆孔周围实现更好的网格质量。,Adj circ pts,：在一条内部线上放置,3,个额外的固定点，然后将这些固定点映射到一条同心的线上。这个功能可以帮助用户生成高质量的网格。,QA,：网格质量检查命令宏菜单,8,个按钮可以用来分离出任何不能通过某项单元质量检查的单元。这些宏只显示那些不合格的单元。,质量报告,Split Warped,：处理整个模型，将所有,warpage,大于某个设定值的四边形单元沿其对角线拆分成两个三角形单元,Find Attached,：找出所有与当前显示出来的单元（不合格单元）相连的单元。,Remesh,：重新划分选定的单元和与这些单元相连的,1-3,层,单元。重新划分不改变当前的单元大小，不破坏原有的连接，但使用混合的单元类型。,Smooth,：对选定的单元和与这些单元相连的,1-3,层单元应用,smooth,算法提高其质量和外观。,Find Between,：寻找被两个组件同时共享的单元。,模型检查的,Short Cuts,Help,按钮,进入每个面板或子面板后，按此按钮，可以弹出一个页面，里面有该面板或子面板的详细使用说明和功能介绍，在不了解面板时使用是很方便的。,注：,Help,使用英文说明，至今没有中文翻译版本。,键盘的操作,尽管大多数,HyperMesh,操作使用鼠标，但是用户必须使用键盘输入文件名，组件名或标题信息，及数字。此外还有一些键盘热键，可以直接操作永久菜单中的视图操作功能，热键与菜单中的字符相同。用户也可使用上下左右的箭头键旋转模型。,热键,操作,B,返回到以前操作的视图中,Z,缩放视图,P,刷新显示,W,窗口局部显示,F,充满窗口,R,旋转,C,设定视图中心,T,设定视角显示,A,弧形旋转,S,当鼠标上下移动时动态缩放视图,M,关闭菜单项，只显示图形（再按,M,回到菜单显示）,+,或,-,逐步缩放视图,逐步旋转视图,HyperMesh,的默认快捷键列表,功能键,对应菜单,加,Shift,键后的对应菜单,加,Ctrl,键后的对应菜单,F1,隐藏线（,hidden line,）,颜色（,color,）,打印幻灯片（,print slide,）,F2,删除（,delete,）,临时节点（,temp nodes,）,幻灯片文件（,slide file,）,F3,替代（,replace,）,边（,edges,）,打印,EPS,（只对,UNIX,系统）,F4,距离（,distance,）,移动（,translate,）,EPS,文件,F5,隐藏显示（,mask,）,寻找（,find,）,打印,B/W EP3,文件,F6,单元编辑（,element edit,）,分割（,split,）,JPEG,文件,F7,节点对齐（,align node,）,投影（,project,）,F8,创建节点（,create node,）,节点编辑（,node edit,）,F9,编辑线（,line edit,）,面编辑（,surf edit,）,F10,检查单元（,check element,）,法线（,normal,）,F11,几何清理（,quick edit,）,组织（,organize,）,F12,自动划分网格（,automesh,）,平滑（,smooth,）,第二节,HyperMesh,实体类型及模型组织,:,几何,点,曲线,曲面,体,连接（用于建立连接）,有限元模型,节点,临时节点（用一个小圆圈表示）,单元,点,曲线,曲面,节点,单元,临时节点,实体,HyperMesh,实体类型,有限元载荷,载荷（约束，力，压力等）,约束方程（节点间的数学关系）,接触,组（定义实体间的接触）,接触面（定义接触中作为主面或从节点的一系列实体）,约束,力,压力,接触面,HyperMesh,实体类型,多体,椭球体,(,定义一个刚体形状,),多体平面,(,定义一个刚体形状,),多体连接,(,定义两个刚体之间的连接,),安全性分析,传感器,(,定义一个事件启动开关,),控制体积,(,定义气囊,),HyperMesh,实体类型,坐标实体,坐标系,（坐标轴）,向量,参考实体,集,（特定类型实体的简单列表）,块,（包含在方盒空间内的实体列表）,一维单元横截面,梁截面,（用于定义单元属性中的截面属性）,坐标系,梁截面,向量,HyperMesh,实体类型,绘图,curve,曲线,(X-Y,数据,),plot,绘图窗口,（,带坐标轴的曲线显示）,输出请求,Loadsteps,载荷工况（载荷集的组合,Output blocks,输出块,（特定实体的分析输出请求）,标签,Titles,一,曲线标题,(,给曲线加个标题,),Tags,实体标贴,(,给实体指定个名字,),T,a,g,s,T,i,t,l,e,s,有一条曲线的绘图,HyperMesh,实体类型,Morphing(,网格变形,),Handles,控制柄：,用于在变形过程中控制模型形状,Domains,域：,用于把模型分成若干区域,(,针对基于,domain,的,morphing),Morph volume,变形体积块：通过体积块的变形控制体积块内网格的变形（针对基于体积块的变形）,Morph constraints,变形约束：控制变形过程中的节点运动,Symmetries,对称：强制模型在变形过程中的变形对称,Shapes,形状变量：变形保存后的模型状态，可在后续过程中提取使用,Symmetries,Handles,Domains,Morph Volume,HyperMesh,实体类型,优化,Designvars,优化变量：优化过程中可变的量,(,例如：厚度,),Optiresponses,优化响应：优化过程被测量的值,(,例如：冯米赛斯应力,),Objectives,目标：取最大（最小）值的响应。例如：重量,Dobjrefs,目标参照：用于定义,minmax/maxmin,优化的目标参考响应,(,如,:,最小化最大冯米赛斯应力,),Opticonstraints,优化限制,(,例如：冯米赛斯应力,Import,Geometry,下拉菜单,Toolbar,Geometry,工具栏,支持的常用文件格式,:,Unigraphics,(,NX2,NX3,NX4,NX5),UG,部件浏览器,导入*,.prt,文件,要求安装,UG,CATIA(V4&V5),导入*,.model,文件,导入,V5,文件要求有,CATIA V5 license,Pro/ENGINEER(Wildfire 2.0&3.0),导入*,.prt,和*,.asm,文件,IGES,导入*,.igs/*.iges,文件,STEP,导入*,.stp,文件,拓扑修补,:,曲面定义,Fixed point (“,曲面顶点”,),点与曲面相关联,不能移出曲面,可以放在曲面的边上或内部,用来分离曲面的边,网格划分时会在该处放置一个节点,Surface edge,曲面的边,线与曲面相关联,用于定义曲面的边界,不能移出曲面,在每端各有一个固定点,Surface,Automeshing:,什么是拓扑关系,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,1,个以上的曲面相连，我们认为这些全面是相连的,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）,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）,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,曲面是相连的,Topology Repair:Viewing Topology,拓扑显示模式是以下一些面板的默认显示模式,surface edit,quick edit,point edit,edge edit,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,),By Comp,总是用,component,的颜色显示,By Topo,总是用拓扑方式显示几何,By 2D Topo,用拓扑方式显示,2D,几何,By 3D Topo,用拓扑方式显示,3D,几何,Mixed,用拓扑方式显示,2D/3D,几何,拓扑修补,:,察看拓扑关系,Toolbar ,该按钮控制,:,自由边、共享边、,T,型连接和抑制边的可见性,固定点显示控制,曲面的透明程度,拓扑修补,:,概念,HyperMesh,会在导入过程中进行适当的几何修补,一些类型的几何包含面连接关系的信息，这些信息有助于,hypermesh,进行几何清理。如,Catia,UG,ProE,等软件生成的几何文件,通常导入的几何是一个已经经过适当清理的几何,拓扑修补就是修正面与面之间的连接关系错误,可能的错误包括,:,相邻面未连接,重复曲面,缺失曲面,拓扑修补的目标,:,还原几何数据到部件的实际状态,拓扑修补,:,流程,一般流程如下,:,判断部件的理想曲面连接应该是怎样的,观察当前拓扑显示的颜色,(,自由边、共享边、,T,型连接,),找出造成当前拓扑显示颜色的原因,使用,hypermesh,提供的工具快速有效地将连接关系还原到其应有的状态,缺失曲面,创建,例,:,自由边（对）,合并,重复曲面,删除,拓扑修补,:,工具,Edge Edit,面板,Equivalence,(,一次选择多条边,),寻找自由边（对）并合并成共享边,Toggle,(,一次选择一条边,),选择一条边与用户指定容差范围内的另一条自由边合并,Replace,(,一次选择一对边,),合并两条边,可以控制那条边固定那条边移动,Point Edit Panel,Replace,(,一次选择一条边,),Release replace,的反操作,Defeature Panel,Duplicates,在用户指定的容差范围内检测并删除重复面,Surfaces Panel,Spline/filler,选择线或曲面的边来重新生成缺失曲面,拓扑修补,:,工具,Quick Edit,面板（,F11,）,有许多从其他面板集成来的面板,目的是减少用户输入及加快编辑速度,Unsplit,移除,/,删除在,hypermesh,中切割曲面产生的边,Toggle,同,edge edit,面板,;,在容差范围内改变边的类型,Filler surf,选择一条曲面的自由边来重建丢失曲面,Delete surf,同,delete,面板,(,只针对,surfaces),Replace point,同,point edit,面板,;,移动,/,保留,point,Release point,同,point edit,面板,;,必须与曲线关联,拓扑修补,:,策略,通过模型尺寸和缩放系数 确定一个恰当的全局单元尺寸,根据全局单元尺寸确定一个几何清理容差,在,options/geom cleanup,、,automesh,和,cleanup,面板指定容差,几何清理容差设定了几何清理工具能够合并的最大间隙,容差,15-20%,全局单元尺寸可能导致网格扭曲,在模型各个区域操作过程中可多次改变容差值,使用拓扑显示工具决定哪些部位需要几何清理,使用,equivalence,工具尽可能一次合并尽量多的自由边,确保曲面不会发生不希望的退化,使用,toggle,工具挨个处理剩余的自由边,如果需要更多控制，使用,replace,工具,使用,find duplicates,工具检查重复曲面并删除,使用,filler surface,工具创建缺失曲面,Demo+Do-it-yourself,Exercise:Importing and Repairing CAD Geometry,抽中面,:,介绍,对于很多有限元分析,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,CAD,几何通常都是一些体,或者是围成体的一系列面,.,Midsurfacing,在中间平面位置生成一个面 网格直接划分在该面上,抽中面,:,工具,中面可以使用,geom/midsurface,面板得到,Auto Midsurface,从一组封闭曲面或实体自动抽取中面,有时在缺失曲面的情况下也能工作,缺失的曲面数量越多，结果越不可靠,Surface Pair,根据选择的两个曲面得到一个中面,抽中面,:,工具,中,面抽取后可以用,midsurface,面板中的工具进行修改,Quick Edit,通过修改曲面定点位置修补中面,Assign Target,quick edit,的扩展,操作方法类似,Replace Edge,通过合并曲面的边来填充间隙和细长条（,slivers,）,同,edge edit,面板,Extend Surface,延伸两曲面（如：筋板）直到相交,View Thickness,使用从两个曲面定点延伸出来的白线查看中面的厚度（鼠标查询处）,抽中面,:,流程和策略,得到一个封闭的面组或一个体,Midsurface:auto midsurface,要求一个封闭的体,如果需要，使用拓扑修理工具,对于复杂的部件,可以尝试,defeature,一些定义体的曲面,对于简单的零件,create/solid,可能会得到一个更好的结果,用,midsurface,面板生成中面,:auto midsurface,需要更多控制时使用,surface pair,子面板,使用,midsurface:editing tools,调整中面,察看中面并用中面编辑功能修正错误,一般使用,quick edit,Do-it-yourself,Exercise:Generating a Midsurface,Defeaturing:What is it?,根据分析要求,某些几何上的细节可以忽略,.,这依赖于,:,部件中装配中的重要性,特征相对于分析关键区域的位置,特征的尺寸,vs.,网格的平均尺寸,Defeaturing,：移除部件中的细节使部件形状更简单,Surface fillet,Pinholes,Edge fillets,Defeaturing:,工具,Geom,/,Defeature,面板,Pinholes:,在曲面上查找封闭的自由边（孔）,填掉小孔,在中心位置生成一个,fixed point,Surf Fillets:,查找作为其他曲面的圆角的曲面,延伸响应曲面去处圆角,Edge fillets:,在曲面上查找圆角,将圆角转化为直角,Duplicates:,查找并删除重复曲面,Symmetry:,在单个,component,查找对称曲面,删除曲面或将曲面放入不同的,components,Do-it-yourself,Exercise:Removing details from a Midsurface Model,拓扑细化,:What is it?,“,Topology refinement,”,是指通过修改拓扑得到质量更高的网格,与,defeaturing,不同,它通常不改变零件外形,CAD,几何常常会有影响网格质量的拓扑细节,曲面曲率变化的地方就会存在,Edges,平坦广顺的区域也会被切成几个面,Automesher,会在存在,edge,的地方强制沿着,edge,放置节点，在存在固定点的地方必须放置结点,这将产生长度很小或角度很小或长宽比很大的单元，具体情况和几何形状有关,CAD,几何曲面有时也会有复杂的外形,在高度复杂的形状难以得到高质量的网格,在曲面上增加,edges,将曲面切成更容易划分的小区域,在需要有节点的地方增加固定点可以更好地控制网格,拓扑细化,:,例子,抑制边,增加边,移除,固定点,增加,固定点,合并,固定点,After,Before,拓扑细化,:,工具,Edge edit,Toggle,选择一条共享边并抑制,(Un)Suppress,一次选择多条共享边并抑制,Point edit,Add,增加固定点 以控制网格模式,沿着,edges,增加固定点以控制节点分布,Suppress,去除不想要的 固定点,Replace,在同一个地方合并两个固定点,Project,将固定点投影到邻近的,edge,需要的两个,edges,之间对齐网格的时候有用,Surface edit,包含通过切割,surfaces,增加,edges,的所有功能,增加,edges,有助于在一个大的区域控制网格模式,Trim with nodes,用,node,切割,surfaces,Trim with lines,用,lines,切割,surfaces,Trim with surfs/plane,用其它,surfaces,或定义一个,plane,切割,surfaces,拓扑细化,:,工具,Quick edit,包含其它面板中已有的很多工具,主要是只需少量用户输入的快速编辑工具,Split surf-node:,通过两个,nodes,之间的一条直线增加一个,edge,或切割一个,surface,Split surf-line:,通过一个,node,和一条,edge,之间的垂线增加一个,edge,或切割一个,surface,.,Washer split,沿着孔在曲面上生成一圈圆边,沿着孔边生成一圈全四边形网格时很有用,Toggle,同,edge edit,面板,Remove Point,删除选择的,fixed point,拓扑细化,:,工具,Quick edit,继续,Replace point,同,point edit,面板,Add/remove point:point,通过选择位置创建一个新的,Add point:line,沿着,edge,创建用户指定个数的 固定点,along the selected edge,Project point,同,edge edit,面板,拓扑细化,:,技巧,划分部件网格,眼观部件查找是否有糟糕的网格模式,使用单元检查功能查找单元质量较差的部位,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设置使得一次可以抑制尽可能多的,有时先抑制所有,edges,然后对需要的,edges,进行会更方便,在增加固定点之前先将原先的抑制掉,尽量抑制掉不需要的固定点,经验之谈：,没有固定的流程可供遵循，孰能生巧！,Do-it-yourself,Exercise:Refining Topology to Achieve a Quality Mesh,第四节,:Shell Meshing,Automeshing,Checking and Editing Mesh,Automeshing:What is it?,automesh,面板在已有曲面上创建网格,可以快速生成网格,大部分从,CAD,软件导入的部件都是以曲面（或者实体）的形式存在的,Automesh,允许一次对多个曲面进行划分,曲面正确连接则网格也会正确连接,Automeshing:What is“topology”?,什么是拓扑？,拓扑是部件内每个曲面与其相邻曲面的连接方式,曲面的连接关系是由,edges,控制的,如果,edge,与多个曲面相连，则认为这些曲面是相连的,曲面的,edges,根据连接曲面的个数进行归类、命名并以不同颜色显示,Free edge(red),自由边（红色）,只与一个曲面相连,曲面之间有自由边表示曲面在这里是不共边的,Shared edge(green),共享边（绿色）,与两个曲面相连,被连的两个曲面共边,Suppressed edge(blue),相当于把曲面进行合并,T-junction edge(yellow),T,型连接（黄色）,与三个或三个以上曲面相连,例如：注塑件的加强筋结构,曲面是共边的,Automeshing:,拓扑如何影响网格,曲面,edges,控制曲面交界处的网格生成方法,:,两个曲面间的自由边,划分网格时节点沿着,edge,分布,网格是不连续的,;,沿着,edge,实际上是有两列不重合的节点,(,图中将节点分开显示只是为了说明,),5,5,5,2,2,3,3,两曲面间的共享边,网格正确连接,;,沿着,edge,的节点是重合的,划分网格时节点沿着,edge,分布,Free edges(red),自由边,Shared edges(green),共享边,5,5,5,2,2,3,3,5,Automeshing:,拓扑如何影响网格,曲面,edges,控制曲面交界处的网格生成方法,:,两个曲面间的抑制边,Edge,被忽略,;,节点不再沿着该,edge,分布,划分网格时相当与合并了两个曲面,;,节点不再沿着该,edge,分布,连接,3,个曲面的边,网格正确连接,;,沿着,edge,的节点是重合的,划分网格时节点沿着,edge,分布,5,5,5,5,5,5,5,5,4,4,3,3,3,3,Suppressed edges(blue),抑制边,T-junction edges(yellow)T,型连接边,Automeshing:,流程和策略,使用几何清理工具处理曲面连接关系,用,Automesh,划分曲面网格,设置想要的大致网格尺寸,使用,type,（单元形状）,和,algorithm,（算法）,设置全局网格（,style,）模式,修改局部的网格密度以得到更好的网格模式,调整 问题曲面的,biasing,（偏置），,(,也可以达到调整网格模式的目的,),使用,HyperMesh,的 网格编辑工具修复,10-20%,质量或网格模式较差的单元,90%,的单元较好时，不要删除这些网格。保留它并手工修复剩下的,10%,单元,关键是经验,:,练习,!,Goal:get the mesh to be approximately 80-90%good quality,Demo+Do-it-yourself,Exercise:Meshing a Channel Bracket,Demo+Do-it-yourself,Exercise:Mesh cleanup of a Plastic Cover,