HM100初级培训第三天课件

HyperWorks基础培训（三）

——HyperMesh3D网格划分及网格质量检查

HyperWorks基础培训（三）

——HyperMesh主要内容三维单元网格划分网格质量检查主要内容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四面体网格划分六面体和五面体网格划分的一般方法使用SolidMap面板创建六面体网格一、三维单元网格划分体的定义及拓扑显示1、体的定义及拓扑显示体是:定义一个三维空间的几何实体和CAD软件中使用的体的概念一致体的特点：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；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。1、体的定义及拓扑显示体是:2个相连体的拓扑显示点可以作为点选择在边上实体面作为面选择边界面绿色属于一个体分割面黄色被相邻的体共享边作为线选择共享边绿色属于一个体的两个相邻面Non-manifold复用边黄色属于:一个分割面-OR-两个体表面+1个曲面2个相连体的拓扑显示点实体面边2、四面体网格划分标准四面体网格划分

（standardtetramesher）

——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

（volumetetramesher）

——对几何体直接进行四面体网格划分2、四面体网格划分标准四面体网格划分

（standardt标准四面体网格划分标准四面体网格划分使用3D>tetramesh

面板>tetramesh

子面板流程: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生成四面体网格删除在曲面上创建壳单元网格如果需要，进行编辑和3D网格重划分标准四面体网格划分标准四面体网格划分使用3D>tetra标准四面体网格划分对壳单元网格的要求:只有一个封闭连续的体没有自由边.(否则就不是一个体了)没有T型连接边.没有重复单元.单元之间没有相互重叠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: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标准四面体网格划分对壳单元网格的要求:体的四面体网格划分体的四面体网格划分使用tetramesh

面板>volumetetra

子面板提供了一种快速创建四面体网格的方法两个特别选项:UseProximity–在小特征附近放置更多单元使网格平滑过渡UseCurvature–根据用户设定在曲率大的曲面上放置更多的单元体的四面体网格划分体的四面体网格划分使用tetramesh体的四面体网格划分使用proximity

和usesurfacecurvature

选项都不选使用surfaceCurvature选项是用proximity选项同时使用surfacecurvature和Proximity选项体的四面体网格划分使用proximity和usesurfDo-it-yourselfExercise（一）:完成Help里三维四面体网格划分实例，P90-94.Do-it-yourselfExercise（一）:演示：四面体网格划分示例

模型：housing.hm演示：四面体网格划分示例

模型：housi3、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、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。所以二维网格的划分是至关重要的，没有高质量的二维网格，就不可能得到高质量的三维网格。3、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：HyperMesh所提供的基本方法drag，spin,linedrag,elementoffset,linearsolid,solidmesh,solidmap.

上述功能除了solidmesh功能和solidmap面板的onevolume子面板功能以外，其他功能均是基于二维网格创建实体单元的。HyperMesh所提供的基本方法drag，spin,liSolidpanel—drag

通过拖曳选中面单元来创建体单元

恒定横截面：具有相同的尺寸、相同的曲率和相同的方向。沿直线拖曳。Solidpanel—drag通过拖曳选中面单元来创建体Solidpanel—dragSolidpanel—dragSolidpanel—spin通过旋转一组面单元来创建体单元。恒定的横截面。圆周型路径。不能在一个没有孔的圆柱上使用该方法。Solidpanel—spin通过旋转一组面单元来创建体单Solidpanel—spinSolidpanel—spinSolidpanel—linedrag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。沿着指定的曲线或直线拖曳。Solidpanel—linedrag通过沿一条直线或曲Solidpanel—linedragSolidpanel—linedragSolidpanel—elementoffset偏移面单元或者壳单元。可以是非平面单元。厚度恒定或者接近恒定。Solidpanel—elementoffset偏移面单Solidpanel—elementoffsetSolidpanel—elementoffsetSolidpanel—linearsolid在两组面单元之间创建体单元。两个面单元必须一致：

单元个数、单元类型、单元结构、单元图案沿直线路径。可以是不同的尺寸或曲率。Solidpanel—linearsolid在两组面单元Solidpanel—linearsolidSolidpanel—linearsolidSolidpanel—solidmap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；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。Solidpanel—solidmap需要初始的二维网格Solidpanel—solidmapSolidpanel—solidmapDo-it-yourselfExercise（二）:完成Help里创建六面体、五面体网格实例，P95-102.Do-it-yourselfExercise（二）:演示：创建六面体、五面体网格示例

模型：arm_bracket.hm演示：创建六面体、五面体网格示例

模型：a4、使用SolidMap面板创建六面体网格SolidMap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格划分，保证网格的连续性；SolidMap优点：

易于操作——要划分网格的体积很容易定义；

节省时间——选择简单，选实体几何而不必选择多条线或面。4、使用SolidMap面板创建六面体网格SolidMaSolidMap面板SourceFaceAlongFacesDestinationFaceDragDirectionSolidMap面板SourceFaceAlongFaSolidMapOneVolume:流程使用solidmap:onevolume

的基本流程：在每一个体上用solidmap创建六面体网格将体分割成可映射的体创建体SolidMapOneVolume:流程使用soDo-it-yourselfExercise（三）:完成Help里使用solidmap技术创建六面体网格实例，P93-105.Do-it-yourselfExercise（三）:演示：使用solidmap技术创建六面体网格

示例

模型：solid_map.hm演示：使用solidmap技术创建六面体网格

二、网格质量检查网格质量的检查与编辑质量指标（QI）对单元质量的评价与优化二、网格质量检查网格质量的检查与编辑1、网格质量的检查与编辑网格质量检查内容：网格连续性检查单元法向检查与调整利用checkelems面板检查重复单元利用checkelems面板检查单元质量1、网格质量的检查与编辑网格质量检查内容：网格连续性检查Edges面板可以找到自由边（不连续的边）、“T”形连接边或者不连续的连接，同时可以显示并合并重复的节点。faces面板可以找到实体单元中的自由面（不连续的面），同时可以显示并合并重复的节点。网格连续性检查Edges面板可以找到自由边（不连续的边）、“单元法向的检查与调整在某些有限元分析中，要求单元法向必须一致；Normals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的法线反向。单元法向的检查与调整在某些有限元分析中，要求单元法向必须一致利用checkelems面板检查重复单元Duplicates检查项可以检查1D、2D及3D单元中是否存在重复单元；Duplicates检查应在检查完单元连续性，并在合并单元后进行。利用checkelems面板检查重复单元Duplicate利用checkelems面板检查1D单元质量1D单元质量检查包含：

free1-d’s——检查一维单元是否含有自由端；

figidloops——检查一组一维刚性单元是否形成环；

dependency——检查焊接和刚性单元是否含有双重依赖；

length——检查单元的最大、最小长度。

利用checkelems面板检查1D单元质量1D单元质量检利用checkelems面板检查2D单元质量CTRIA3ElementCheck1、Elementlength2、InteriorAngle3、AspectRatio：maximumsidelength/minimumsidelength4、skewangle（扭曲角）:90-min(a1,a2,a3)a1a3

a2利用checkelems面板检查2D单元质量CTRIA3利用checkelems面板检查2D单元质量CQUAD4ElementCheck

1InteriorAngle2AspectRatio3SkewAngle（扭曲角）4WarpAngle（翘曲度）5ChordalDeviation（弦差）6Jacobian（雅可比）利用checkelems面板检查2D单元质量CQUAD4CQUAD4AspectRatio

即最大边长于最小边长之比。

AR=Lmax/LminLminLmaxCQUAD4AspectRatio

即最大边长于最小边长CQUAD4Skew（扭曲角）

即对应边中点连线的夹角中最小角的余角。

SA=90-MIN(d1,d2)dCQUAD4Skew（扭曲角）

即对应边中点连线的夹角中最CQUAD4WarpAngle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WarpAngle。WARPAGE=Max[a1,a2]α1α2CQUAD4WarpAngleα1α2CQUAD4ChordalDeviation（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。

JacobianRatio

单元内各个积分点Jacobian矩阵值中的最小值与最大值之比。thesmallestJacobianmatrixJacobianRatio=

thelargestJacobianmatrixCQUAD4ChordalDeviation（弦差）

即利用checkelems面板检查3D单元质量

CTETRAElementCheck1、ElementLength2、TetraAspectRatio3、VolumetricSkew4、TetraCollapse（用于四面体形状的检查）利用checkelems面板检查3D单元质量CTETRACTETRAAspectRatio

即单元内最长边长与最短的高度值之比。

TetraAR=thelengthofthelongestedge/thelengthoftheshortestaltitudeiLmaxHminCTETRAAspectRatio

即单元内最长边长与最CTETRAVolumetricSkew

对于任意单元，HyperMesh假设定义了一个过4个顶点的球体，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Videal=8r3/9√3。参照理想四面体的体积，按下列公式，计算得到VolumetricSkew值。

volumetricskew=(Videal–Vactual)/VidealVideal=8r3/9√3IdealActualCTETRAVolumetricSkew

对于任意单元，CTETRACollapse（用于四面体形状的检查）

对于每一个单元，计算各个顶点到对应面的距离值与对应面面积的平方根之比，取其中的最小值并除以为1.24，即为tetcollapse值。

tetcollapse=MIN(hi/sqrt(Ai))/1.24 i=1,2,3,4hiAiCTETRACollapse（用于四面体形状的检查）Do-it-yourselfExercise（四）:完成Help里二维单元网格质量检查实例，P107-117.Do-it-yourselfExercise（四）:演示：二维单元网格质量检查示例

模型：cover.hm演示：二维单元网格质量检查示例

模型：co2、质量指标对单元质量的评价成优化QualityIndex面板可以为网格质量进行全面的评价，而CheckElems面板则不能。使用质量指标（QI）检查功能时，提倡在局部模型上进行，不要用于由几个部件组成的大型结构中。2、质量指标对单元质量的评价成优化QualityIndexDo-it-yourselfExercise（五）:完成Help里使用QI检查并优化二维网格质量实例，P117-124.Do-it-yourselfExercise（五）:演示：使用QI检查并优化二维网格质量

示例

模型：quality_index.hm演示：使用QI检查并优化二维网格质量

谢谢谢谢演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！HyperWorks基础培训（三）

——HyperMesh3D网格划分及网格质量检查

HyperWorks基础培训（三）

——HyperMesh主要内容三维单元网格划分网格质量检查主要内容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四面体网格划分六面体和五面体网格划分的一般方法使用SolidMap面板创建六面体网格一、三维单元网格划分体的定义及拓扑显示1、体的定义及拓扑显示体是:定义一个三维空间的几何实体和CAD软件中使用的体的概念一致体的特点：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；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。1、体的定义及拓扑显示体是:2个相连体的拓扑显示点可以作为点选择在边上实体面作为面选择边界面绿色属于一个体分割面黄色被相邻的体共享边作为线选择共享边绿色属于一个体的两个相邻面Non-manifold复用边黄色属于:一个分割面-OR-两个体表面+1个曲面2个相连体的拓扑显示点实体面边2、四面体网格划分标准四面体网格划分

（standardtetramesher）

——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

（volumetetramesher）

——对几何体直接进行四面体网格划分2、四面体网格划分标准四面体网格划分

（standardt标准四面体网格划分标准四面体网格划分使用3D>tetramesh

面板>tetramesh

子面板流程: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生成四面体网格删除在曲面上创建壳单元网格如果需要，进行编辑和3D网格重划分标准四面体网格划分标准四面体网格划分使用3D>tetra标准四面体网格划分对壳单元网格的要求:只有一个封闭连续的体没有自由边.(否则就不是一个体了)没有T型连接边.没有重复单元.单元之间没有相互重叠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: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标准四面体网格划分对壳单元网格的要求:体的四面体网格划分体的四面体网格划分使用tetramesh

面板>volumetetra

子面板提供了一种快速创建四面体网格的方法两个特别选项:UseProximity–在小特征附近放置更多单元使网格平滑过渡UseCurvature–根据用户设定在曲率大的曲面上放置更多的单元体的四面体网格划分体的四面体网格划分使用tetramesh体的四面体网格划分使用proximity

和usesurfacecurvature

选项都不选使用surfaceCurvature选项是用proximity选项同时使用surfacecurvature和Proximity选项体的四面体网格划分使用proximity和usesurfDo-it-yourselfExercise（一）:完成Help里三维四面体网格划分实例，P90-94.Do-it-yourselfExercise（一）:演示：四面体网格划分示例

模型：housing.hm演示：四面体网格划分示例

模型：housi3、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、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。所以二维网格的划分是至关重要的，没有高质量的二维网格，就不可能得到高质量的三维网格。3、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：HyperMesh所提供的基本方法drag，spin,linedrag,elementoffset,linearsolid,solidmesh,solidmap.

上述功能除了solidmesh功能和solidmap面板的onevolume子面板功能以外，其他功能均是基于二维网格创建实体单元的。HyperMesh所提供的基本方法drag，spin,liSolidpanel—drag

通过拖曳选中面单元来创建体单元

恒定横截面：具有相同的尺寸、相同的曲率和相同的方向。沿直线拖曳。Solidpanel—drag通过拖曳选中面单元来创建体Solidpanel—dragSolidpanel—dragSolidpanel—spin通过旋转一组面单元来创建体单元。恒定的横截面。圆周型路径。不能在一个没有孔的圆柱上使用该方法。Solidpanel—spin通过旋转一组面单元来创建体单Solidpanel—spinSolidpanel—spinSolidpanel—linedrag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。沿着指定的曲线或直线拖曳。Solidpanel—linedrag通过沿一条直线或曲Solidpanel—linedragSolidpanel—linedragSolidpanel—elementoffset偏移面单元或者壳单元。可以是非平面单元。厚度恒定或者接近恒定。Solidpanel—elementoffset偏移面单Solidpanel—elementoffsetSolidpanel—elementoffsetSolidpanel—linearsolid在两组面单元之间创建体单元。两个面单元必须一致：

单元个数、单元类型、单元结构、单元图案沿直线路径。可以是不同的尺寸或曲率。Solidpanel—linearsolid在两组面单元Solidpanel—linearsolidSolidpanel—linearsolidSolidpanel—solidmap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；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。Solidpanel—solidmap需要初始的二维网格Solidpanel—solidmapSolidpanel—solidmapDo-it-yourselfExercise（二）:完成Help里创建六面体、五面体网格实例，P95-102.Do-it-yourselfExercise（二）:演示：创建六面体、五面体网格示例

模型：arm_bracket.hm演示：创建六面体、五面体网格示例

模型：a4、使用SolidMap面板创建六面体网格SolidMap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格划分，保证网格的连续性；SolidMap优点：

易于操作——要划分网格的体积很容易定义；

节省时间——选择简单，选实体几何而不必选择多条线或面。4、使用SolidMap面板创建六面体网格SolidMaSolidMap面板SourceFaceAlongFacesDestinationFaceDragDirectionSolidMap面板SourceFaceAlongFaSolidMapOneVolume:流程使用solidmap:onevolume

的基本流程：在每一个体上用solidmap创建六面体网格将体分割成可映射的体创建体SolidMapOneVolume:流程使用soDo-it-yourselfExercise（三）:完成Help里使用solidmap技术创建六面体网格实例，P93-105.Do-it-yourselfExercise（三）:演示：使用solidmap技术创建六面体网格

示例

模型：solid_map.hm演示：使用solidmap技术创建六面体网格

二、网格质量检查网格质量的检查与编辑质量指标（QI）对单元质量的评价与优化二、网格质量检查网格质量的检查与编辑1、网格质量的检查与编辑网格质量检查内容：网格连续性检查单元法向检查与调整利用checkelems面板检查重复单元利用checkelems面板检查单元质量1、网格质量的检查与编辑网格质量检查内容：网格连续性检查Edges面板可以找到自由边（不连续的边）、“T”形连接边或者不连续的连接，同时可以显示并合并重复的节点。faces面板可以找到实体单元中的自由面（不连续的面），同时可以显示并合并重复的节点。网格连续性检查Edges面板可以找到自由边（不连续的边）、“单元法向的检查与调整在某些有限元分析中，要求单元法向必须一致；Normals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的法线反向。单元法向的检查与调整在某些有限元分析中，要求单元法向必须一致利用checkelems面板检查重复单元Duplicates检查项可以检查1D、2D及3D单元中是否存在重复单元；Duplicates检查应在检查完单元连续性，并在合并单元后进行。利用checkelems面板检查重复单元Duplicate利用checkelems面板检查1D单元质量1D单元质量检查包含：

free1-d’s——检查一维单元是否含有自由端；

figidloops——检查一组一维刚性单元是否形成环；

dependency——检查焊接和刚性单元是否含有双重依赖；

length——检查单元的最大、最小长度。

利用checkelems面板检查1D单元质量1D单元质量检利用checkelems面板检查2D单元质量CTRIA3ElementCheck1、Elementlength2、InteriorAngle3、AspectRatio：maximumsidelength/minimumsidelength4、skewangle（扭曲角）:90-min(a1,a2,a3)a1a3

a2利用checkelems面板检查2D单元质量CTRIA3利用checkelems面板检查2D单元质量CQUAD4ElementCheck

1InteriorAngle2AspectRatio3SkewAngle（扭曲角）4WarpAngle（翘曲度）5ChordalDeviation（弦差）6Jacobian（雅可比）利用checkelems面板检查2D单元质量CQUAD4CQUAD4AspectRatio

即最大边长于最小边长之比。

AR=Lmax/LminLminLmaxCQUAD4AspectRatio

即最大边长于最小边长CQUAD4Skew（扭曲角）

即对应边中点连线的夹角中最小角的余角。

SA=90-MIN(d1,d2)dCQUAD4Skew（扭曲角）

即对应边中点连线的夹角中最CQUAD4WarpAngle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WarpAngle。WARPAGE=Max[a1,a2]α1α2CQUAD4WarpAngleα1α2CQUAD4ChordalDeviation（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。

JacobianRatio

单元内各个积分点Jacobian矩阵值中的最小值与最大值之比。thesmallestJacobianmatrixJacobianRatio=

thelargestJacobianmatrixCQUAD4Chord