hypermesh基础培训3

1、Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. HyperWorks基础培训（三）基础培训（三）HyperMesh 3D网格划分及网格质量检查网格划分及网格质量检查Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 主要内容主要内容三维单元网格划分三维单元网格划分网格质量检查网格质量检查Copyright 2009 Altair En

2、gineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 一、三维单元网格划分一、三维单元网格划分体的定义及拓扑显示体的定义及拓扑显示四面体网格划分四面体网格划分六面体和五面体网格划分的一般方法六面体和五面体网格划分的一般方法使用使用Solid Map面板创建六面体网格面板创建六面体网格Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 1、体的定义及拓扑显示、体的定义及拓扑显示 体是体是:

3、 定义一个三维空间的几何实体定义一个三维空间的几何实体 和和CAD软件中使用的体的概念一致软件中使用的体的概念一致 体的特点：体的特点： 一个零件可以被分成多个相连的体；一个零件可以被分成多个相连的体； 相邻体的连接关系可以保证生成的体网格连续；相邻体的连接关系可以保证生成的体网格连续； 将一个零件可以被分成多个简单的可映射的体有将一个零件可以被分成多个简单的可映射的体有助于在划分六面体网格时显示观察。助于在划分六面体网格时显示观察。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights

4、reserved. 2 个相连体的拓扑显示个相连体的拓扑显示点点可以作为点选择可以作为点选择在边上在边上实体面实体面作为面选择作为面选择边界面边界面绿色绿色属于一个体属于一个体分割面分割面黄色黄色被相邻的体共享被相邻的体共享边边作为线选择作为线选择共享边共享边绿色绿色属于一个体的两个相属于一个体的两个相邻面邻面Non-manifold 复用边复用边黄色黄色属于属于:一个分割面一个分割面- OR -两个体表面两个体表面 + 1个曲面个曲面Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights

5、 reserved. 2、四面体网格划分、四面体网格划分 标准四面体网格划分标准四面体网格划分（standard tetra mesher）需要以三角形或四边形单元的二维网格作为输入需要以三角形或四边形单元的二维网格作为输入 体的四面体网格划分体的四面体网格划分（volume tetra mesher）对几何体直接进行四面体网格划分对几何体直接进行四面体网格划分Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 标准四面体网格划分标准四面体网格划分 标准四面体网格划

6、分使用标准四面体网格划分使用3D tetramesh 面板面板 tetra mesh 子面板子面板流程流程:在曲面上创建壳单元网格在曲面上创建壳单元网格检查壳单元的单元质量和单元连接关系检查壳单元的单元质量和单元连接关系生成四面体网格生成四面体网格删除在曲面上创建壳单元网格删除在曲面上创建壳单元网格如果需要，进行编辑和如果需要，进行编辑和3D网格重划分网格重划分Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 标准四面体网格划分标准四面体网格划分对壳单元网格的要求

7、对壳单元网格的要求:只有一个封闭连续的体只有一个封闭连续的体没有自由边没有自由边. (否则就不是一个体了否则就不是一个体了)没有没有T型连接边型连接边.没有重复单元没有重复单元.单元之间没有相互重叠单元之间没有相互重叠避免过小的三角形内角避免过小的三角形内角避免相邻单元之间的尺寸差异过大避免相邻单元之间的尺寸差异过大避免同一个面两边的单元尺寸差别过大避免同一个面两边的单元尺寸差别过大 对壳单元网格中的四边形单元对壳单元网格中的四边形单元:可以切割成两个三角形后在生成四面体单元可以切割成两个三角形后在生成四面体单元 OR 也可以保留四边形单元，并基于四边形单元生成金字塔单元也可以保留四边形单元，

8、并基于四边形单元生成金字塔单元Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 体的四面体网格划分体的四面体网格划分 体的四面体网格划分使用体的四面体网格划分使用tetramesh 面板面板 volume tetra 子面板子面板提供了一种快速创建四面体网格的方法提供了一种快速创建四面体网格的方法两个特别选项两个特别选项:Use Proximity 在小特征附近放置更多单元使网格平滑过渡在小特征附近放置更多单元使网格平滑过渡Use Curvature 根据用户设定

9、在曲率大的曲面上放置更多的单元根据用户设定在曲率大的曲面上放置更多的单元Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 体的四面体网格划分体的四面体网格划分使用使用proximity 和和use surface curvature 选项选项都不选都不选使用使用 surfaceCurvature选选项项是用是用 proximity选项选项同时使用同时使用surfacecurvature 和和Proximity选项选项Copyright 2009 Altair En

10、gineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Do-it-yourselfExercise（一）（一）:完成完成Help里三维四面体网格划分实例，里三维四面体网格划分实例，P90-94.Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 演示：四面体网格划分示例演示：四面体网格划分示例 模型：模型：housing.hmCopyright 2009 Altair Engineeri

11、ng, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 3、六面体和五面体网格划分的一般方法、六面体和五面体网格划分的一般方法 划分六面体网格的必要性：六面体网格相对划分六面体网格的必要性：六面体网格相对四面体网格收敛性好，精度高。四面体网格收敛性好，精度高。 基本思想：对已有的二维网格或经过投影、基本思想：对已有的二维网格或经过投影、比例缩小或放大处理后的二维网格，经过拉比例缩小或放大处理后的二维网格，经过拉伸、扫掠等方法生成三维实体单元。伸、扫掠等方法生成三维实体单元。 所以二维网格的划分是至关重要的，没有高所以二维网格的划分

12、是至关重要的，没有高质量的二维网格，就不可能得到高质量的三质量的二维网格，就不可能得到高质量的三维网格。维网格。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. HyperMesh所提供的基本方法所提供的基本方法 drag，spin, line drag, element offset, linear solid, solid mesh, solid map. 上述功能除了上述功能除了solid mesh功能和功能和solid map面板的面板的one volum

13、e子面板功能以外子面板功能以外，其他功能均是基于二维网格创建实体，其他功能均是基于二维网格创建实体单元的。单元的。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid paneldragn 通过拖曳选中面单元来创建体单元通过拖曳选中面单元来创建体单元 n 恒定横截面：恒定横截面： 具有相同的尺寸、相同的曲率和相同的方向。具有相同的尺寸、相同的曲率和相同的方向。n 沿直线拖曳。沿直线拖曳。Copyright 2009 Altair Engineering,

14、Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid paneldragCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid panelspin 通过旋转一组面单元来创建体单元。通过旋转一组面单元来创建体单元。 恒定的横截面。恒定的横截面。 圆周型路径。圆周型路径。 不能在一个没有孔的圆柱上使用该方法。不能在一个没有孔的圆柱上使用该方法。Copyright 2009 Altair Eng

15、ineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid panelspinCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid panelline drag 通过沿一条直线或曲线拖曳面单元来创建体单元。通过沿一条直线或曲线拖曳面单元来创建体单元。 恒定的横截面。恒定的横截面。 沿着指定的曲线或直线拖曳。沿着指定的曲线或直线拖曳。 Copyright 2009 Altai

16、r Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid panelline dragCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid panelelement offset 偏移面单元或者壳单元。偏移面单元或者壳单元。 可以是非平面单元。可以是非平面单元。 厚度恒定或者接近恒定。厚度恒定或者接近恒定。 Copyright 2009 Altair Engin

17、eering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid panelelement offsetCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid panellinear solid 在两组面单元之间创建体单元。在两组面单元之间创建体单元。 两个面单元必须一致：两个面单元必须一致： 单元个数、单元类型、单元结构、单元图案单元个数、单元类型、单元结构、单元图案 沿直线路径。沿

18、直线路径。 可以是不同的尺寸或曲率。可以是不同的尺寸或曲率。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid panellinear solidCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid panelsolid map 需要初始的二维网格作模式。 用几何（节点、线或者表面）定义一个体积。 横截面： 不必恒定

19、；在不同面上可以有不同的弯曲；应大体为三角形或矩形。 几乎能划分任何基础形状的体。 当模型上有个孔时，应避免使用。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid panelsolid mapCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Do-it-yourselfExercise（二）（二）:完成完成Help里创建六

20、面体、五面体网格实里创建六面体、五面体网格实例，例，P95-102.Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 演示：创建六面体、五面体网格示例演示：创建六面体、五面体网格示例 模型：模型：arm_bracket.hmCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 4、使用、使用Solid Map面板创建六面体网格面板创建六面

21、体网格 Solid Map从一个小体积开始网格划分，再从已从一个小体积开始网格划分，再从已经划分网格体积开始，对与其相临的体积进行网经划分网格体积开始，对与其相临的体积进行网格划分，保证网格的连续性；格划分，保证网格的连续性； Solid Map优点：优点：易于操作易于操作要划分网格的体积很容易定义；要划分网格的体积很容易定义；节省时间节省时间选择简单，选实体几何而不必选择选择简单，选实体几何而不必选择多条线或面。多条线或面。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights rese

22、rved. Solid Map面板面板Source FaceAlong FacesDestination FaceDrag DirectionCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid Map One Volume: 流程流程使用使用 solid map: one volume 的基本流程：的基本流程：在每一个体上用在每一个体上用solid map创建六面体网格创建六面体网格将体分割成可映射的体将体分割成可映射的体创建体创建体Copyright

23、2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Do-it-yourselfExercise（三）（三）:完成完成Help里使用里使用solid map技术创建六面技术创建六面体网格实例，体网格实例，P93-105.Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 演示：使用演示：使用solid map技术创建六面体网格技术创建六面体网格 示例示例 模

24、型：模型：solid_map.hmCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 二、网格质量检查二、网格质量检查网格质量的检查与编辑网格质量的检查与编辑质量指标（质量指标（QI）对单元质量的评）对单元质量的评价与优化价与优化Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 1、网格质量的检查与编辑网格质量的检查与编辑网格质量检查内

25、容：网格质量检查内容：网格连续性检查网格连续性检查单元法向检查与调整单元法向检查与调整利用利用check elems面板检查重复单元面板检查重复单元利用利用check elems面板检查单元质量面板检查单元质量Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 网格连续性检查网格连续性检查Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.

26、 单元法向的检查与调整单元法向的检查与调整 在某些有限元分析中，要求单元法向必须在某些有限元分析中，要求单元法向必须一致；一致； Normals面板可以显示面或单元法线，可面板可以显示面或单元法线，可以调整单元法线方向并且可以将单元或面以调整单元法线方向并且可以将单元或面的法线反向。的法线反向。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 利用利用check elems面板检查重复单面板检查重复单元元 Duplicates检查项可以检查检查项可以检查1D、2D

27、及及3D单单元中是否存在重复单元；元中是否存在重复单元； Duplicates检查应在检查完单元连续性，检查应在检查完单元连续性，并在合并单元后进行。并在合并单元后进行。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 利用利用check elems面板检查面板检查1D单元质量单元质量1D单元质量检查包含：单元质量检查包含：free 1-ds检查一维单元是否含有自由端；检查一维单元是否含有自由端；figid loops检查一组一维刚性单元是否形成环；检查一组一维刚

28、性单元是否形成环；dependency检查焊接和刚性单元是否含有双重依赖；检查焊接和刚性单元是否含有双重依赖；length检查单元的最大、最小长度。检查单元的最大、最小长度。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 利用利用check elems面板检查面板检查2D单元质量单元质量1、Element length2、Interior Angle3、Aspect Ratio：maximum side length / minimum side length4

29、、skew angle（扭曲角）（扭曲角）:90-min(a1,a2,a3)a1a3 a2Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 利用利用check elems面板检查面板检查2D单元质量单元质量 1 Interior Angle 2 Aspect Ratio 3 Skew Angle（扭曲角）（扭曲角） 4 Warp Angle（翘曲度）（翘曲度） 5 Chordal Deviation（弦差）（弦差） 6 Jacobian（雅可比）（雅可比）Copy

30、right 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. CQUAD4 Aspect Ratio即最大边长于最小边长之比。即最大边长于最小边长之比。AR =L max/LminL minL maxCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. CQUAD4 Skew（扭曲角）（扭曲角）即对应边中点连线的夹角中最小角的余角。即对应边中点连线的夹角中最

31、小角的余角。SA = 90 - MIN(d1, d2d1, d2)dCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. CQUAD4 Warp Angle 依次沿对角线将四边形分为两个三角形，寻找这两个三角依次沿对角线将四边形分为两个三角形，寻找这两个三角形所在面构成夹角的最大夹角，该角即为形所在面构成夹角的最大夹角，该角即为Warp Angle 。 WARPAGE = Maxa1,a2 12Copyright 2009 Altair Engineering, In

32、c. Proprietary and Confidential. All rights reserved. CQUAD4 Chordal Deviation（弦差）（弦差）即单元各边中点与该点在对应面上的投影点的距离值。即单元各边中点与该点在对应面上的投影点的距离值。 Jacobian Ratio 单元内各个积分点单元内各个积分点Jacobian 矩阵值中的最小值与最大值之比。矩阵值中的最小值与最大值之比。the smallest Jacobian matrixJacobian Ratio= the largest Jacobian matrix Copyright 2009 Altair E

33、ngineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 利用利用check elems面板检查面板检查3D单元质量单元质量 1、Element Length 2、Tetra Aspect Ratio 3、Volumetric Skew 4、Tetra Collapse（用于四面体形状的检查）（用于四面体形状的检查）Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. CTETRA Aspe

34、ct Ratio即单元内最长边长与最短的高度值之比。即单元内最长边长与最短的高度值之比。Tetra AR=the length of the longest edge / the length of the shortest altitudeiL maxH minCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. CTETRA Volumetric Skew对于任意单元，对于任意单元，HyperMesh 假设定义了一个过假设定义了一个过4个顶点的球体，再依个顶点的球

35、体，再依照球体的半径，算出一个理想的四面体的体积，该体积为照球体的半径，算出一个理想的四面体的体积，该体积为V ideal= 8r3/93 。参照理想四面体的体积，按下列公式，计算得到。参照理想四面体的体积，按下列公式，计算得到Volumetric Skew值。值。volumetric skew =(V ideal V actual)/V idealV ideal= 8r3/93 Ideal Actual Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. CTETRA Collapse （用于四面体形状的检查）（用于四面体形状的检查） 对于每一个单元，计算