HyperMesh8.0基礎(chǔ)培訓(xùn)同濟(jì)大學(xué)汽車安全技術(shù)研究所.ppt

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1、HYPERMESH基礎(chǔ)培訓(xùn),同濟(jì)大學(xué)汽車安全技術(shù)研究所 董學(xué)勤,內(nèi)容,有限元基礎(chǔ)知識(shí) 有限元前處理基本步驟 HYPERMESH8.0窗口界面 常用快捷鍵基本介紹 幾何清理 2D面單元網(wǎng)格劃分 靜態(tài)應(yīng)力分析,1、有限元基本知識(shí),有限元的基本思想可概括為“先分后合”或“化整為零又積零位整”。 具體來說：先把連續(xù)的求解域離散為有限個(gè)單元體，使其只在有限個(gè)指定的節(jié)點(diǎn)上相互連結(jié)；然后對(duì)每個(gè)單元選擇一個(gè)比較簡(jiǎn)單的函數(shù)近似表達(dá)單元物理量，并基于問題描述的基本方程建立單元節(jié)點(diǎn)的平衡方程組；再把所有單元的方程組組成表示整個(gè)結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的整體代數(shù)方程組；最后引入邊界條件求解代數(shù)方程組獲得數(shù)值解； 有

2、限元分析分為三大步：有限元前處理，有限元求解，有限元后處理。,2、有限元前處理基本步驟,前處理步驟包括： 第一：建立分析結(jié)構(gòu)的幾何模型。對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，可以直接讀取CAD軟件的相關(guān)格式，或者通過IGES等文件格式作為中介，從CAD系統(tǒng)中獲取結(jié)構(gòu)的幾何模型，輸入有限元分析軟件 第二：根據(jù)分析對(duì)象和目的，確定有限元網(wǎng)格劃分方案（單元類型的選擇、單元的密度和數(shù)量）和裝配方案（連接關(guān)系類型和位置）建立有限元分析的計(jì)算模型 第三: 確定并施加邊界條件（結(jié)構(gòu)所受的載荷和約束）,,導(dǎo)入文件（HM/CAD/FEM） 設(shè)置模版 幾何清理 建立材料卡片 建立幾何，單元集 劃分單元 單元檢查

3、與優(yōu)化 建立載荷集 施加載荷 建立載荷工況 設(shè)置計(jì)算參數(shù) 輸出有限元文件 求解器求解 進(jìn)行后處理,,,,,,,,,,,,,,3、HYPERMESH8.0窗口界面,主要包括以下幾個(gè)窗口界面： 下拉菜單 圖形區(qū) 工具欄 標(biāo)題欄 頁面菜單 面板菜單 標(biāo)簽域 命令窗口,,,A 圖形區(qū)：顯示幾何、有限元模型、XY曲線圖和結(jié)果圖 B 下拉菜單：在題頭欄的下方，通過這些菜單選項(xiàng)進(jìn)入HYPERMESH不同的功能模塊 C 工具欄：為常用功能提供快捷鍵 D 標(biāo)題欄：標(biāo)題欄分割圖形區(qū)與面板菜單區(qū)，左邊顯示用戶當(dāng)前位置，右邊顯示當(dāng)前組件集和當(dāng)前載荷集 E 頁面菜單：主菜單，包括多個(gè)子菜單、如： GEOM

4、: 包含與創(chuàng)建和編輯幾何有關(guān)的功能 1D： 包含一維單元的創(chuàng)建和編輯工具 2D： 包含二維單元的創(chuàng)建和編輯工具 3D： 包含三維單元的創(chuàng)建和編輯工具 ANALYSIS： 包含分析問題以及邊界條件定義的功能 TOOL: 包含模型編輯多種工具、模型質(zhì)量檢查以及模型信息功能 POST： 后處理和繪制XY曲線圖的功能,,面板菜單：顯示每一頁面上可用的功能，可通過點(diǎn)擊與功能相應(yīng)的按鈕來實(shí)現(xiàn)這些功能 標(biāo)簽域：位于圖形區(qū)域的左側(cè)，列出一些很有用的工具，包含多個(gè)特征頁面，如UTILITY菜單，MODEL瀏覽器，和SOLVER瀏覽器等 命令窗口：可將HYPERMESH的命令直接鍵入文本框

5、執(zhí)行的方式代替使用圖形用戶界面功能執(zhí)行命令,4、常用快捷鍵介紹,F2: 刪除 F3: 合并節(jié)點(diǎn) F4：測(cè)量距離 F5：隱藏 F6：對(duì)單個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行編輯（如建立、合并、劃分等） F8：建立節(jié)點(diǎn) F9：編輯線 F10: 網(wǎng)格質(zhì)量檢查 F11：幾何清理常用工具 F12：自適應(yīng)網(wǎng)格劃分,,Shift+F1： 改變組件顏色 shift+F2: 刪除節(jié)點(diǎn) shift+F3: 合并節(jié)點(diǎn)，尋找自由邊 shift+F4: 平移（模型，單元，節(jié)點(diǎn)等） Shift+F5: 查找（節(jié)點(diǎn)，單元等） Shift+F7: 投影（節(jié)點(diǎn)，線等） Shift+F9: 裁剪面 Shift+F10: 調(diào)整單元發(fā)現(xiàn)方向 Shift+F1

6、1：組件編輯 Ctrl+鼠標(biāo)左鍵：旋轉(zhuǎn) Ctrl+鼠標(biāo)由鍵：平移 Ctrl+鼠標(biāo)滾輪：縮放 F鍵： 模型全屏幕,5、幾何清理,A 導(dǎo)入幾何模型：通過FILE_IMPORT子面板(IGES：可導(dǎo)入*.igs)文件 文件地址：D:/altair/tutorials/hm/raw_iges_data.iges,,,點(diǎn)擊 改變邊顯示模式,,,,,,,B 模型幾何的拓?fù)滹@示： 自由邊：自由邊只屬于一個(gè)曲面，默認(rèn)顏色為紅色。在 一個(gè)經(jīng)過幾何清理的模型中，自由邊通常只存在于部件的外周或者環(huán)繞在內(nèi)部孔洞的周圍。 共享邊：共享邊被兩個(gè)相鄰曲面所共有，默認(rèn)顏色為綠色。 壓縮邊：壓縮邊為兩個(gè)相鄰曲面所共有，

7、但在劃分網(wǎng)格時(shí)被忽略被壓縮邊，不會(huì)生成節(jié)點(diǎn)，默認(rèn)顏色為藍(lán)色 T型連接邊：表示曲面的邊界被三個(gè)或三個(gè)以上的曲面所共享，默認(rèn)顏色為黃色,點(diǎn)擊 能改變顯示的方式,,,,1、對(duì)曲面進(jìn)行編號(hào)： Tools-numbers,,,2、刪除重復(fù)面3、8和多余的POINT（F2）,,,3、合并幾何點(diǎn) （GEOM-EDIT POINTS-REPLACE) 將曲面1和曲面9右邊的點(diǎn)進(jìn)行合并,,4、合并兩個(gè)面相鄰的自由紅色邊（GEOM-EDIT EDGES-TOGGLE） 合并兩個(gè)面相鄰的自由邊，如1和6，1和8，1和9等。,,5、補(bǔ)面（GEOM-SURFACE-SPLINE/FILLER) 1、7、5、

8、8三個(gè)曲面之間有一個(gè)缺口，需要進(jìn)行修補(bǔ),,6、合并面( GEOM-EDGE EDIT-REPLACE) 曲面10和11之間缺少一個(gè)面，可以使用該命令將一個(gè)面合并到另一個(gè)面，當(dāng)點(diǎn)擊replace時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示你“Gap = (0.603626). Do you still wish to replace?”，這是因?yàn)槟愕娜莶钤O(shè)置為0.2，但是兩個(gè)面之間的距離為0.6，點(diǎn)擊YES,,,,,3、HYPERMESH8.0窗口界面,主要包括以下幾個(gè)窗口界面： 下拉菜單 圖形區(qū) 工具欄 標(biāo)題欄 頁面菜單 面板菜單 標(biāo)簽域 命令窗口,6、2D網(wǎng)格殼單元?jiǎng)澐?在汽車的CAE分析中，2D網(wǎng)格殼單元被大量使用。

9、HYPERMESH提供了強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分功能，其中2D網(wǎng)格的劃分功能有AUTOMESH功能，RULE功能，SPLINE功能，SKIN功能，DRAG功能，ELEMENT OFFSET功能，LINE DRAG功能等，其中AUTOMESH功能的實(shí)現(xiàn)基于幾何表面的2D網(wǎng)格的自動(dòng)劃分。 通常復(fù)雜構(gòu)件的2D網(wǎng)格的劃分，首先需要根據(jù)面的形狀以及構(gòu)件的特征將面分割為便于控制和劃分的一些小面。再從一個(gè)面入手進(jìn)行分網(wǎng)，接著劃分與其相連的面，以保證網(wǎng)格的連續(xù)性。,AUTOMESH面板允許在曲面上交互（INTERACTIVE）或自動(dòng)（AUTOMATIC）的創(chuàng)建網(wǎng)格。 在AUTOMATIC劃分模式下，不進(jìn)入網(wǎng)格劃分模塊，

10、面板直接根據(jù)單元尺寸、類型和相關(guān)選擇自動(dòng)完成表面網(wǎng)格劃分。 在INTERACTIVE模式下，可以進(jìn)入網(wǎng)格劃分模塊，可以指定并控制網(wǎng)格的劃分參數(shù)。,,1、導(dǎo)入HM文件： D:/altair/tutorials/hm/channel.hm,2、網(wǎng)格劃分參數(shù)設(shè)置： 選擇單元大小為5，混合單元類型（四邊形和三角形）。,選擇帶三個(gè)硬點(diǎn)的面，生成預(yù)覽網(wǎng)格： 網(wǎng)格四條邊界上面的數(shù)字表示生成的節(jié)點(diǎn)數(shù)。,鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊數(shù)字為增加，右鍵點(diǎn)擊為減小，下圖為上面節(jié)點(diǎn)數(shù)減少2個(gè)，右邊節(jié)點(diǎn)數(shù)介紹2個(gè),點(diǎn)擊MESH后，會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到DENSITY面板中： 改變ELEMENT SIZE為10，然后點(diǎn)擊RECALE ALL,

11、改變ELEMENT DENSITY為5，如圖,,,3、改變網(wǎng)格劃分形式 選取RIB平面，劃分預(yù)覽網(wǎng)格，點(diǎn)擊MESH STYLE。,表示當(dāng)前網(wǎng)格曲面使用的是FREE網(wǎng)格劃分算法,,,,點(diǎn)擊圖標(biāo)可以改變網(wǎng)格劃分形式和算法,,,,,4、檢查網(wǎng)格自由邊（TOOL-EDGES，F(xiàn)3),,,,5、網(wǎng)格質(zhì)量檢查,第一：?jiǎn)卧L度：通常按照10mm劃分，但最小單元長度不要 小于5mm； 第二：?jiǎn)卧L寬比：小于1：5； 第三：雅各比：大于0.5； 第四：最小四邊形內(nèi)角：大于40度；最大四邊形內(nèi)角：小于135度； 第五：最小三角形內(nèi)角：大于15度；最大三角形內(nèi)角：小于140度； 第六：最大翹曲度：小于12度。

12、第七：三角形占全部單元比例：整個(gè)模型最好小于10%，最多不超過15%。,網(wǎng)格質(zhì)量檢查（F10),2D-QUALITY,,,,,7、靜態(tài)應(yīng)力分析,靜態(tài)應(yīng)力分析流程 （HYPERMESH自帶OPTISTRUCT求解） 導(dǎo)入OPTISTURUCT模塊 建立網(wǎng)格材料組件 建立網(wǎng)格單元組件 建立約束組件，施加約束 建立邊界條件組件，施加邊界條件 建立工況 提交計(jì)算，進(jìn)行求解 導(dǎo)入RES文件，看結(jié)果,1、建立網(wǎng)格材料組件,點(diǎn)擊CREAT EDIT，進(jìn)行材料編輯 其中E為彈性模量，NU為泊松比，RHO為密度,2、建立網(wǎng)格單元組件,3、劃分網(wǎng)格 改變當(dāng)前組件為STEEL,利用上節(jié)中的槽型鋼網(wǎng)格：,4、建立

13、約束組件,4、建立邊界條件組件,5、施加約束： 改變當(dāng)前工況組件為約束組件（SPC）,Analysis-constrains 選中所需要約束的點(diǎn)，右邊的DOF從1到6分別為XYZ的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。,,,6、施加邊界條件： 改變當(dāng)前工況組件為約束組件（force）,Analysis-FORCES 選擇需要加力的點(diǎn)，magnitude為力大小，Z-AXIS為方向,,,6、建立工況 ANALYSIS-SUBCASE TYPE為求解的方式，本例為線性求解，SPC和LOAD分別為剛才建立的約束和邊界條件,7、提交計(jì)算 ANALYSIS-OPTISTRUCT,,,8、觀看結(jié)果 計(jì)算完軟件會(huì)直接導(dǎo)入結(jié)果文件，如果重啟HYPERMESH文件，則需要在結(jié)果文件夾中導(dǎo)入RES文件,POST-COUNTER 位移云圖,,,POST-COUNTER 應(yīng)力云圖,,,,THANK ALL,