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1、HYPERMESHHYPERMESH基础培训基础培训同济大学汽车安全技术研究所同济大学汽车安全技术研究所董学勤董学勤内容内容uu有限元基础知识有限元基础知识uu有限元前处理基本步骤有限元前处理基本步骤uuHYPERMESH8.0HYPERMESH8.0窗口界面窗口界面uu常用快捷键基本介绍常用快捷键基本介绍uu几何清理几何清理uu2D2D面单元网格划分面单元网格划分uu静态应力分析静态应力分析1 1、有限元基本知识、有限元基本知识uu有限元的基本思想可概括为有限元的基本思想可概括为“ “先分后合先分后合” ”或或“ “化整为零又积零化整为零又积零 位整位整” ”。uu具体来说：先把连续的求解域
2、离散为有限个单元体，使其具体来说：先把连续的求解域离散为有限个单元体，使其 只在有限个指定的节点上相互连结；然后对每个单元选择只在有限个指定的节点上相互连结；然后对每个单元选择 一个比较简单的函数近似表达单元物理量，并基于问题描一个比较简单的函数近似表达单元物理量，并基于问题描 述的基本方程建立单元节点的平衡方程组；再把所有单元述的基本方程建立单元节点的平衡方程组；再把所有单元 的方程组组成表示整个结构力学特性的整体代数方程组；的方程组组成表示整个结构力学特性的整体代数方程组； 最后引入边界条件求解代数方程组获得数值解；最后引入边界条件求解代数方程组获得数值解；uu有限元分析分为三大步：有限元
3、分析分为三大步：有限元前处理有限元前处理，有限元求解，有，有限元求解，有 限元后处理。限元后处理。2 2、有限元前处理基本步骤、有限元前处理基本步骤uu前处理步骤包括：前处理步骤包括：uu第一：建立分析结构的几何模型。对于几何形状复杂的结第一：建立分析结构的几何模型。对于几何形状复杂的结 构，可以直接读取构，可以直接读取CADCAD软件的相关格式，或者通过软件的相关格式，或者通过IGESIGES 等文件格式作为中介，从等文件格式作为中介，从CADCAD系统中获取结构的几何模型系统中获取结构的几何模型 ，输入有限元分析软件，输入有限元分析软件uu第二：根据分析对象和目的，确定有限元网格划分方案（
4、第二：根据分析对象和目的，确定有限元网格划分方案（ 单元类型的选择、单元的密度和数量）和装配方案（连接单元类型的选择、单元的密度和数量）和装配方案（连接 关系类型和位置）建立有限元分析的计算模型关系类型和位置）建立有限元分析的计算模型uu第三第三: : 确定并施加边界条件（结构所受的载荷和约束）确定并施加边界条件（结构所受的载荷和约束）uu导入文件（导入文件（HM/CAD/FEMHM/CAD/FEM） 设置模设置模 版版 几何清理几何清理 建立材料卡片建立材料卡片 建立几何，单元集建立几何，单元集 划分单元划分单元 单元检查与优化单元检查与优化 建立载荷集建立载荷集 施加施加 载荷载荷 建立载
5、荷工况建立载荷工况 设置计算参数设置计算参数 输出有限元文件输出有限元文件 求解器求解求解器求解 进行进行 后处理后处理3 3、HYPERMESH8.0HYPERMESH8.0窗口界面窗口界面uu主要包括以下几个窗口界面：主要包括以下几个窗口界面：uu下拉菜单下拉菜单uu图形区图形区uu工具栏工具栏uu标题栏标题栏uu页面菜单页面菜单uu面板菜单面板菜单uu标签域标签域uu命令窗口命令窗口uuA A 图形区：显示几何、有限元模型、图形区：显示几何、有限元模型、XYXY曲线图和结果图曲线图和结果图uuB B 下拉菜单：在题头栏的下方，通过这些菜单选项进入下拉菜单：在题头栏的下方，通过这些菜单选项
6、进入 HYPERMESHHYPERMESH不同的功能模块不同的功能模块uuC C 工具栏：为常用功能提供快捷键工具栏：为常用功能提供快捷键uuD D 标题栏：标题栏分割图形区与面板菜单区，左边显示用标题栏：标题栏分割图形区与面板菜单区，左边显示用 户当前位置，右边显示当前组件集和当前载荷集户当前位置，右边显示当前组件集和当前载荷集uuE E 页面菜单：主菜单，包括多个子菜单、如：页面菜单：主菜单，包括多个子菜单、如：GEOM: GEOM: 包含与创建和编辑几何有关的功能包含与创建和编辑几何有关的功能1D1D： 包含一维单元的创建和编辑工具包含一维单元的创建和编辑工具2D2D： 包含二维单元的创
7、建和编辑工具包含二维单元的创建和编辑工具3D3D： 包含三维单元的创建和编辑工具包含三维单元的创建和编辑工具ANALYSISANALYSIS： 包含分析问题以及边界条件定义的功能包含分析问题以及边界条件定义的功能TOOL: TOOL: 包含模型编辑多种工具、模型质量检查以及模型信息功能包含模型编辑多种工具、模型质量检查以及模型信息功能POSTPOST： 后处理和绘制后处理和绘制XYXY曲线图的功能曲线图的功能uu面板菜单：显示每一页面上可用的功能，可通过点击与功面板菜单：显示每一页面上可用的功能，可通过点击与功 能相应的按钮来实现这些功能能相应的按钮来实现这些功能uu标签域：位于图形区域的左侧
8、，列出一些很有用的工具，标签域：位于图形区域的左侧，列出一些很有用的工具， 包含多个特征页面，如包含多个特征页面，如UTILITYUTILITY菜单，菜单，MODELMODEL浏览器，浏览器， 和和SOLVERSOLVER浏览器等浏览器等uu命令窗口：可将命令窗口：可将HYPERMESHHYPERMESH的命令直接键入文本框执行的命令直接键入文本框执行 的方式代替使用图形用户界面功能执行命令的方式代替使用图形用户界面功能执行命令4 4、常用快捷键介绍、常用快捷键介绍uuF2: F2: 删除删除uuF3: F3: 合并节点合并节点uuF4F4：测量距离：测量距离uuF5F5：隐藏：隐藏uuF6F
9、6：对单个网格进行编辑（如建立、合并、划分等）：对单个网格进行编辑（如建立、合并、划分等）uuF8F8：建立节点：建立节点uuF9F9：编辑线：编辑线uuF10: F10: 网格质量检查网格质量检查uuF11F11：几何清理常用工具：几何清理常用工具uuF12F12：自适应网格划分：自适应网格划分uuShift+F1Shift+F1： 改变组件颜色改变组件颜色uushift+F2: shift+F2: 删除节点删除节点uushift+F3: shift+F3: 合并节点，寻找自由边合并节点，寻找自由边uushift+F4: shift+F4: 平移（模型，单元，节点等）平移（模型，单元，节点等
10、）uuShift+F5: Shift+F5: 查找（节点，单元等）查找（节点，单元等）uuShift+F7: Shift+F7: 投影（节点，线等）投影（节点，线等）uuShift+F9: Shift+F9: 裁剪面裁剪面uuShift+F10: Shift+F10: 调整单元发现方向调整单元发现方向uuShift+F11Shift+F11：组件编辑：组件编辑uuCtrl+Ctrl+鼠标左键：旋转鼠标左键：旋转uuCtrl+Ctrl+鼠标由键：平移鼠标由键：平移uuCtrl+Ctrl+鼠标滚轮：缩放鼠标滚轮：缩放uuF F键：键： 模型全屏幕模型全屏幕5 5、几何清理、几何清理uuA A 导入
11、几何模型：通过导入几何模型：通过FILE_IMPORTFILE_IMPORT子面板子面板(IGES(IGES：可：可 导入导入* *.igs).igs)文件文件uu文件地址：文件地址： D:/altair/tutorials/hm/raw_iges_data.D:/altair/tutorials/hm/raw_iges_data. igesiges点击点击 改变边显示模式改变边显示模式 uuB B 模型几何的拓扑显示：模型几何的拓扑显示：自由边：自由边只属于一个曲面，默认颜色为红色。在自由边：自由边只属于一个曲面，默认颜色为红色。在 一个经过几何清理的模型中，自由边通常只存在于部件的一个经过
12、几何清理的模型中，自由边通常只存在于部件的 外周或者环绕在内部孔洞的周围。外周或者环绕在内部孔洞的周围。共享边：共享边被两个相邻曲面所共有，默认颜色为绿色共享边：共享边被两个相邻曲面所共有，默认颜色为绿色 。压缩边：压缩边为两个相邻曲面所共有，但在划分网格时压缩边：压缩边为两个相邻曲面所共有，但在划分网格时 被忽略被压缩边，不会生成节点，默认颜色为蓝色被忽略被压缩边，不会生成节点，默认颜色为蓝色T T型连接边：表示曲面的边界被三个或三个以上的曲面所型连接边：表示曲面的边界被三个或三个以上的曲面所 共享，默认颜色为黄色共享，默认颜色为黄色uu点击点击 能改变显示的方式能改变显示的方式uu1 1、
13、对曲面进行编号：、对曲面进行编号：uuTools-numbersTools-numbersuu2 2、删除重复面、删除重复面3 3、8 8和多余的和多余的POINTPOINT（F2F2）uu3 3、合并几何点、合并几何点 （GEOM-EDIT POINTS-REPLACE)GEOM-EDIT POINTS-REPLACE)uu将曲面将曲面1 1和曲面和曲面9 9右边的点进行合并右边的点进行合并uu4 4、合并两个面相邻的自由红色边（、合并两个面相邻的自由红色边（GEOM-EDIT GEOM-EDIT EDGES-TOGGLEEDGES-TOGGLE）uu合并两个面相邻的自由边，如合并两个面相邻
14、的自由边，如1 1和和6 6，1 1和和8 8，1 1和和9 9等。等。uu5 5、补面（、补面（GEOM-SURFACE-SPLINE/FILLER)GEOM-SURFACE-SPLINE/FILLER)uu1 1、7 7、5 5、8 8三个曲面之间有一个缺口，需要进行修补三个曲面之间有一个缺口，需要进行修补uu6 6、合并面、合并面( GEOM-EDGE EDIT-REPLACE)( GEOM-EDGE EDIT-REPLACE)uu曲面曲面1010和和1111之间缺少一个面，可以使用该命令将一个面之间缺少一个面，可以使用该命令将一个面 合并到另一个面，当点击合并到另一个面，当点击repl
15、acereplace时，系统会提示你时，系统会提示你“ “Gap Gap = (0.603626). Do you still wish to replace?= (0.603626). Do you still wish to replace?” ”，这，这 是因为你的容差设置为是因为你的容差设置为0.20.2，但是两个面之间的距离为，但是两个面之间的距离为0.60.6 ，点击，点击YESYES3 3、HYPERMESH8.0HYPERMESH8.0窗口界面窗口界面uu主要包括以下几个窗口界面：主要包括以下几个窗口界面：uu下拉菜单下拉菜单uu图形区图形区uu工具栏工具栏uu标题栏标题栏uu页面菜单页面菜单uu面板菜单面板菜单uu标签域标签域uu命令窗口命令窗口6 6、2D2D网格壳单元划分网格壳单元划分uu在汽车的在汽车的CAECAE分析中，分析中，2D2D网格壳单元被大量使用。网格壳单元被大量使用。 HYPERMESHHYPERMESH提供了强大的网格划分功能，其中提供了强大的网格划分功能，其中2D2D网格网格 的
