HyperMesh基础培训总体入门快捷键几何清理拓扑细化面网格学习教案

会计学1HyperMesh基础培训总体入门快捷键几何清理拓扑细化面网格第一页，编辑于星期六：十四点二十二分。AltairHyperWorks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第1页/共68页第二页，编辑于星期六：十四点二十二分。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。第2页/共68页第三页，编辑于星期六：十四点二十二分。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3页/共68页第四页，编辑于星期六：十四点二十二分。

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第4页/共68页第五页，编辑于星期六：十四点二十二分。求解器模板选择默认网格模板自带求解器第5页/共68页第六页，编辑于星期六：十四点二十二分。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①③⑤②⑥⑦④菜单区标题区第6页/共68页第七页，编辑于星期六：十四点二十二分。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第7页/共68页第八页，编辑于星期六：十四点二十二分。下拉菜单区文件操作文件导入导出练习第8页/共68页第九页，编辑于星期六：十四点二十二分。下拉菜单区编辑查找工具命令脚本了解第9页/共68页第十页，编辑于星期六：十四点二十二分。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第10页/共68页第十一页，编辑于星期六：十四点二十二分。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第11页/共68页第十二页，编辑于星期六：十四点二十二分。显示控制:视图:工具栏PanCenter(C)RotateLeftRotateRightRotateUpRotateDownRotateClockwiseRotateCounterClockwiseDynamicRotate(A)DynamicSpin(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第12页/共68页第十三页，编辑于星期六：十四点二十二分。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）放大或缩小模型第13页/共68页第十四页，编辑于星期六：十四点二十二分。下拉菜单区实体对象集第14页/共68页第十五页，编辑于星期六：十四点二十二分。Geom：几何命令宏菜单几何工具网格工具Tools：Isolatesurf：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。Adjcircpts：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。第15页/共68页第十六页，编辑于星期六：十四点二十二分。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SplitWarped：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FindAttached：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。FindBetween：寻找被两个组件同时共享的单元。模型检查的ShortCuts第16页/共68页第十七页，编辑于星期六：十四点二十二分。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。第17页/共68页第十八页，编辑于星期六：十四点二十二分。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↑←↓→逐步旋转视图第18页/共68页第十九页，编辑于星期六：十四点二十二分。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（hiddenline）颜色（color）打印幻灯片（printslide）F2删除（delete）临时节点（tempnodes）幻灯片文件（slidefile）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/WEP3文件F6单元编辑（elementedit）分割（split）JPEG文件F7节点对齐（alignnode）投影（project）F8创建节点（createnode）节点编辑（nodeedit）F9编辑线（lineedit）面编辑（surfedit）F10检查单元（checkelement）法线（normal）F11几何清理（quickedit）组织（organize）F12自动划分网格（automesh）平滑（smooth）第19页/共68页第二十页，编辑于星期六：十四点二十二分。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第20页/共68页第二十一页，编辑于星期六：十四点二十二分。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）约束力压力接触面第21页/共68页第二十二页，编辑于星期六：十四点二十二分。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)第22页/共68页第二十三页，编辑于星期六：十四点二十二分。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）坐标系梁截面向量第23页/共68页第二十四页，编辑于星期六：十四点二十二分。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Outputblocks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

sT

i

t

l

e

s有一条曲线的绘图第24页/共68页第二十五页，编辑于星期六：十四点二十二分。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)Morphvolume–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）Morphconstraints–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SymmetriesHandlesDomainsMorphVolume第25页/共68页第二十六页，编辑于星期六：十四点二十二分。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<屈服应力)Optidscreens–约束过滤以减小计算时间Dvprels–设计变量与属性关联Desvarlinks–设计变量关联Dequations–通过计算得到的测量值Optitableentrs–常数列表Opticontrols–优化算法控制参数DDVals–用于设计变量定义的离散值第26页/共68页第二十七页，编辑于星期六：十四点二十二分。模型组织:CollectorsHypermesh中模型是通过“collectors”组织的Collectors分为很多类大部分hypermesh实体必须被放置在某个collector中每种类型collector放置指定类型的一种或几种实体Collector类型可放置的实体类型:Component部件单元,几何点,线,曲面,连接Multibody多体椭球体,多体联接,多体平面,传感器Assembly组件部件,多体,装配体LoadCollector载荷集载荷,约束方程Material材料无(材料和属性不包含其它实体但仍然作为collectors来对待)Property属性SystemCollector坐标系集坐标系VectorCollector向量集向量BeamSectionCollector梁截面集梁截面第27页/共68页第二十八页，编辑于星期六：十四点二十二分。模型组织:Collectors一个实体只能属于一个给定类型的collector例如：一个单元只能放在一个component中可以创建多个同一类型的collector同一个collector中的实体具有相同颜色可以按照用户的需要进行组织每个部件一个component一个部件放在多个component中Component1Component2Component3Component1Component2Component3Component4第28页/共68页第二十九页，编辑于星期六：十四点二十二分。模型组织:CollectorsModelbrowser模型浏览器通过树状的层级结构查看collectors和assemblies创建、删除、重命名collectors编辑collector属性将collectors组织成assemblies通过鼠标左键拖放在Collector上右击有高级选项第29页/共68页第三十页，编辑于星期六：十四点二十二分。模型组织:Collectors新创建的实体被放置在当前collector“currentcollector”新创建的collector被自动设置为当前collectorModelbrowser可在模型树中用右键切换当前collector.IncludeBrowser

用来切换当前include.Organize面板用于将实体移入另一个collectorBold“CurrentCollector”Bold“CurrentInclude”第30页/共68页第三十一页，编辑于星期六：十四点二十二分。模型组织:ToolsPanels面板Collectors–创建新collectorsModelBrowser–为各种实体类型设置当前collectorOrganize–将实体放到不同的collector中Rename–重命名已有collectorReorderCollectors会在选择列表中以一定的顺序显示Reorder用来改变collectors出现的顺序Delete–删除collectors第31页/共68页第三十二页，编辑于星期六：十四点二十二分。Do-it-yourselfExercise:ReorganizingaBumperModel第32页/共68页第三十三页，编辑于星期六：十四点二十二分。导入和修补CAD模型生成中面简化几何拓扑细化以生成高质量的网格第三节

几何清理第33页/共68页第三十四页，编辑于星期六：十四点二十二分。TopologyRepair:ImportingGeometry导入几何:Files>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UGCATIA(V4&V5)导入*.model文件导入V5文件要求有CATIAV5licensePro/ENGINEER(Wildfire2.0&3.0)导入*.prt和*.asm文件IGES导入*.igs/*.iges文件STEP导入*.stp文件第34页/共68页第三十五页，编辑于星期六：十四点二十二分。拓扑修补:曲面定义Fixedpoint(“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Surfaceedge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第35页/共68页第三十六页，编辑于星期六：十四点二十二分。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第36页/共68页第三十七页，编辑于星期六：十四点二十二分。TopologyRepair:ViewingTopology拓扑显示模式是以下一些面板的默认显示模式surfaceedit,quickedit,pointedit,edgeedit,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)ByComp总是用component的颜色显示ByTopo总是用拓扑方式显示几何By2DTopo用拓扑方式显示2D几何By3DTopo用拓扑方式显示3D几何Mixed用拓扑方式显示2D/3D几何第37页/共68页第三十八页，编辑于星期六：十四点二十二分。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第38页/共68页第三十九页，编辑于星期六：十四点二十二分。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第39页/共68页第四十页，编辑于星期六：十四点二十二分。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）合并重复曲面删除第40页/共68页第四十一页，编辑于星期六：十四点二十二分。拓扑修补:工具EdgeEdit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PointEditPanelReplace(一次选择一条边)Release–replace的反操作DefeaturePanelDuplicates–在用户指定的容差范围内检测并删除重复面SurfacesPanelSpline/filler–选择线或曲面的边来重新生成缺失曲面第41页/共68页第四十二页，编辑于星期六：十四点二十二分。拓扑修补:工具QuickEdit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edgeedit面板;在容差范围内改变边的类型Fillersurf–选择一条曲面的自由边来重建丢失曲面Deletesurf–同delete面板(只针对surfaces)Replacepoint–同pointedit面板;移动/保留pointReleasepoint–同pointedit面板;必须与曲线关联第42页/共68页第四十三页，编辑于星期六：十四点二十二分。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/geomcleanup、

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findduplicates工具检查重复曲面并删除使用fillersurface工具创建缺失曲面第43页/共68页第四十四页，编辑于星期六：十四点二十二分。Demo+Do-it-yourselfExercise:ImportingandRepairingCADGeometry第44页/共68页第四十五页，编辑于星期六：十四点二十二分。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第45页/共68页第四十六页，编辑于星期六：十四点二十二分。抽中面:工具中面可以使用geom/midsurface面板得到AutoMidsurface–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SurfacePair–根据选择的两个曲面得到一个中面第46页/共68页第四十七页，编辑于星期六：十四点二十二分。抽中面:工具中面抽取后可以用midsurface面板中的工具进行修改QuickEdit–通过修改曲面定点位置修补中面AssignTarget–quickedit的扩展,操作方法类似ReplaceEdge–通过合并曲面的边来填充间隙和细长条（slivers）同edgeedit

面板ExtendSurface–延伸两曲面（如：筋板）直到相交ViewThickness–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）第47页/共68页第四十八页，编辑于星期六：十四点二十二分。抽中面:流程和策略得到一个封闭的面组或一个体Midsurface:automidsurface

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:automidsurface

需要更多控制时使用surfacepair

子面板使用midsurface:editingtools

调整中面察看中面并用中面编辑功能修正错误一般使用quickedit第48页/共68页第四十九页，编辑于星期六：十四点二十二分。Do-it-yourselfExercise:GeneratingaMidsurface第49页/共68页第五十页，编辑于星期六：十四点二十二分。Defeaturing:Whatisit?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SurfacefilletPinholesEdgefillets第50页/共68页第五十一页，编辑于星期六：十四点二十二分。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fixedpointSurfFillets:查找作为其他曲面的圆角的曲面延伸响应曲面去处圆角Edgefillets: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第51页/共68页第五十二页，编辑于星期六：十四点二十二分。Do-it-yourselfExercise:RemovingdetailsfromaMidsurfaceModel第52页/共68页第五十三页，编辑于星期六：十四点二十二分。拓扑细化:Whatisit?“Topologyrefinement”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第53页/共68页第五十四页，编辑于星期六：十四点二十二分。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AfterBefore第54页/共68页第五十五页，编辑于星期六：十四点二十二分。拓扑细化:工具EdgeeditToggle–

选择一条共享边并抑制(Un)Suppress–一次选择多条共享边并抑制PointeditAdd–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Surfaceedit–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Trimwithnodes–用node切割surfacesTrimwithlines–用lines切割surfacesTrimwithsurfs/plane–用其它surfaces或定义一个plane切割surfaces第55页/共68页第五十六页，编辑于星期六：十四点二十二分。拓扑细化:工具Quickedit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Splitsurf-node:通过两个nodes之间的一条直线增加一个edge或切割一个surface

Splitsurf-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

.Washersplit–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edgeedit面板RemovePoint–删除选择的fixedpoint第56页/共68页第五十七页，编辑于星期六：十四点二十二分。拓扑细化:工具Quickedit,继续Replacepoint–同pointedit面板Add/removepoint:point–通过选择位置创建一个新的Addpoint:line–沿着edge创建用户指定个数的固定点alongtheselectededgeProjectpoint–同edgeedit面板第57页/共68页第五十八页，编辑于星期六：十四点二十二分。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Checkelems面板,QI面板等使用edgeedit:(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！第58页/共68页第五十九页，编辑于星期六：十四点二十二分。Do-it-yourselfExercise:RefiningTopologytoAchieveaQualityMesh第59页/共68页第六十页，编辑于星期六：十四点二十二分。第四节:ShellMeshingAutomeshingCheckingandEditingMesh第60页/共68页第六十一页，编辑于星期六：十四点二十二分。Automeshing:Whatisit?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第61页/共68页第六十二页，编辑于星期六：十四点二十二分。Autome