hypermesh基礎培訓3

1、Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. HyperWorks基礎培訓（三）基礎培訓（三）HyperMesh 3D網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格質量檢查網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格質量檢查Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 主要內容主要內容三維單元網(wǎng)格劃分三維單元網(wǎng)格劃分網(wǎng)格質量檢查網(wǎng)格質量檢查Copyright 2009 Altair En

2、gineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 一、三維單元網(wǎng)格劃分一、三維單元網(wǎng)格劃分體的定義及拓撲顯示體的定義及拓撲顯示四面體網(wǎng)格劃分四面體網(wǎng)格劃分六面體和五面體網(wǎng)格劃分的一般方法六面體和五面體網(wǎng)格劃分的一般方法使用使用Solid Map面板創(chuàng)建六面體網(wǎng)格面板創(chuàng)建六面體網(wǎng)格Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 1、體的定義及拓撲顯示、體的定義及拓撲顯示 體是體是:

3、 定義一個三維空間的幾何實體定義一個三維空間的幾何實體 和和CAD軟件中使用的體的概念一致軟件中使用的體的概念一致 體的特點：體的特點： 一個零件可以被分成多個相連的體；一個零件可以被分成多個相連的體； 相鄰體的連接關系可以保證生成的體網(wǎng)格連續(xù)；相鄰體的連接關系可以保證生成的體網(wǎng)格連續(xù)； 將一個零件可以被分成多個簡單的可映射的體有將一個零件可以被分成多個簡單的可映射的體有助于在劃分六面體網(wǎng)格時顯示觀察。助于在劃分六面體網(wǎng)格時顯示觀察。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights

4、reserved. 2 個相連體的拓撲顯示個相連體的拓撲顯示點點可以作為點選擇可以作為點選擇在邊上在邊上實體面實體面作為面選擇作為面選擇邊界面邊界面綠色綠色屬于一個體屬于一個體分割面分割面黃色黃色被相鄰的體共享被相鄰的體共享邊邊作為線選擇作為線選擇共享邊共享邊綠色綠色屬于一個體的兩個相屬于一個體的兩個相鄰面鄰面Non-manifold 復用邊復用邊黃色黃色屬于屬于:一個分割面一個分割面- OR -兩個體表面兩個體表面 + 1個曲面?zhèn)€曲面Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights

5、 reserved. 2、四面體網(wǎng)格劃分、四面體網(wǎng)格劃分 標準四面體網(wǎng)格劃分標準四面體網(wǎng)格劃分（standard tetra mesher）需要以三角形或四邊形單元的二維網(wǎng)格作為輸入需要以三角形或四邊形單元的二維網(wǎng)格作為輸入 體的四面體網(wǎng)格劃分體的四面體網(wǎng)格劃分（volume tetra mesher）對幾何體直接進行四面體網(wǎng)格劃分對幾何體直接進行四面體網(wǎng)格劃分Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 標準四面體網(wǎng)格劃分標準四面體網(wǎng)格劃分 標準四面體網(wǎng)格劃

6、分使用標準四面體網(wǎng)格劃分使用3D tetramesh 面板面板 tetra mesh 子面板子面板流程流程:在曲面上創(chuàng)建殼單元網(wǎng)格在曲面上創(chuàng)建殼單元網(wǎng)格檢查殼單元的單元質量和單元連接關系檢查殼單元的單元質量和單元連接關系生成四面體網(wǎng)格生成四面體網(wǎng)格刪除在曲面上創(chuàng)建殼單元網(wǎng)格刪除在曲面上創(chuàng)建殼單元網(wǎng)格如果需要，進行編輯和如果需要，進行編輯和3D網(wǎng)格重劃分網(wǎng)格重劃分Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 標準四面體網(wǎng)格劃分標準四面體網(wǎng)格劃分對殼單元網(wǎng)格的要求

7、對殼單元網(wǎng)格的要求:只有一個封閉連續(xù)的體只有一個封閉連續(xù)的體沒有自由邊沒有自由邊. (否則就不是一個體了否則就不是一個體了)沒有沒有T型連接邊型連接邊.沒有重復單元沒有重復單元.單元之間沒有相互重疊單元之間沒有相互重疊避免過小的三角形內角避免過小的三角形內角避免相鄰單元之間的尺寸差異過大避免相鄰單元之間的尺寸差異過大避免同一個面兩邊的單元尺寸差別過大避免同一個面兩邊的單元尺寸差別過大 對殼單元網(wǎng)格中的四邊形單元對殼單元網(wǎng)格中的四邊形單元:可以切割成兩個三角形后在生成四面體單元可以切割成兩個三角形后在生成四面體單元 OR 也可以保留四邊形單元，并基于四邊形單元生成金字塔單元也可以保留四邊形單元，

8、并基于四邊形單元生成金字塔單元Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 體的四面體網(wǎng)格劃分體的四面體網(wǎng)格劃分 體的四面體網(wǎng)格劃分使用體的四面體網(wǎng)格劃分使用tetramesh 面板面板 volume tetra 子面板子面板提供了一種快速創(chuàng)建四面體網(wǎng)格的方法提供了一種快速創(chuàng)建四面體網(wǎng)格的方法兩個特別選項兩個特別選項:Use Proximity 在小特征附近放置更多單元使網(wǎng)格平滑過渡在小特征附近放置更多單元使網(wǎng)格平滑過渡Use Curvature 根據(jù)用戶設定

9、在曲率大的曲面上放置更多的單元根據(jù)用戶設定在曲率大的曲面上放置更多的單元Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 體的四面體網(wǎng)格劃分體的四面體網(wǎng)格劃分使用使用proximity 和和use surface curvature 選項選項都不選都不選使用使用 surfaceCurvature選選項項是用是用 proximity選項選項同時使用同時使用surfacecurvature 和和Proximity選項選項Copyright 2009 Altair En

10、gineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Do-it-yourselfExercise（一）（一）:完成完成Help里三維四面體網(wǎng)格劃分實例，里三維四面體網(wǎng)格劃分實例，P90-94.Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 演示：四面體網(wǎng)格劃分示例演示：四面體網(wǎng)格劃分示例 模型：模型：housing.hmCopyright 2009 Altair Engineeri

11、ng, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 3、六面體和五面體網(wǎng)格劃分的一般方法、六面體和五面體網(wǎng)格劃分的一般方法 劃分六面體網(wǎng)格的必要性：六面體網(wǎng)格相對劃分六面體網(wǎng)格的必要性：六面體網(wǎng)格相對四面體網(wǎng)格收斂性好，精度高。四面體網(wǎng)格收斂性好，精度高。 基本思想：對已有的二維網(wǎng)格或經(jīng)過投影、基本思想：對已有的二維網(wǎng)格或經(jīng)過投影、比例縮小或放大處理后的二維網(wǎng)格，經(jīng)過拉比例縮小或放大處理后的二維網(wǎng)格，經(jīng)過拉伸、掃掠等方法生成三維實體單元。伸、掃掠等方法生成三維實體單元。 所以二維網(wǎng)格的劃分是至關重要的，沒有高所以二維網(wǎng)格的劃分

12、是至關重要的，沒有高質量的二維網(wǎng)格，就不可能得到高質量的三質量的二維網(wǎng)格，就不可能得到高質量的三維網(wǎng)格。維網(wǎng)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維網(wǎng)格創(chuàng)建實體，其他功能均是基于二維網(wǎng)格創(chuàng)建實體單元的。單元的。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. Solid paneldragn 通過拖曳選中面單元來創(chuàng)建體單元通過拖曳選中面單元來創(chuàng)建體單元 n 恒定橫截面：恒定橫截面： 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 沿直線拖曳。沿直線拖曳。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 通過旋轉一組面單元來創(chuàng)建體單元。通過旋轉一組面單元來創(chuàng)建體單元。 恒定的橫截面。恒定的橫截面。 圓周型路徑。圓周型路徑。 不能在一個沒有孔的圓柱上使用該方法。不能在一個沒有孔的圓柱上使用該方法。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 通過沿一條直線或曲線拖曳面單元來創(chuàng)建體單元。通過沿一條直線或曲線拖曳面單元來創(chuàng)建體單元。 恒定的橫截面。恒定的橫截面。 沿著指定的曲線或直線拖曳。沿著指定的曲線或直線拖曳。 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 偏移面單元或者殼單元。偏移面單元或者殼單元。 可以是非平面單元。可以是非平面單元。 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 在兩組面單元之間創(chuàng)建體單元。在兩組面單元之間創(chuàng)建體單元。 兩個面單元必須一致：兩個面單元必須一致： 單元個數(shù)、單元類型、單元結構、單元圖案單元個數(shù)、單元類型、單元結構、單元圖案 沿直線路徑。沿

18、直線路徑。 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 需要初始的二維網(wǎng)格作模式。 用幾何（節(jié)點、線或者表面）定義一個體積。 橫截面： 不必恒定

19、；在不同面上可以有不同的彎曲；應大體為三角形或矩形。 幾乎能劃分任何基礎形狀的體。 當模型上有個孔時，應避免使用。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里創(chuàng)建六

20、面體、五面體網(wǎng)格實里創(chuàng)建六面體、五面體網(wǎng)格實例，例，P95-102.Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 演示：創(chuàng)建六面體、五面體網(wǎng)格示例演示：創(chuàng)建六面體、五面體網(wǎng)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面板創(chuàng)建六面體網(wǎng)格面板創(chuàng)建六面

21、體網(wǎng)格 Solid Map從一個小體積開始網(wǎng)格劃分，再從已從一個小體積開始網(wǎng)格劃分，再從已經(jīng)劃分網(wǎng)格體積開始，對與其相臨的體積進行網(wǎng)經(jīng)劃分網(wǎng)格體積開始，對與其相臨的體積進行網(wǎng)格劃分，保證網(wǎng)格的連續(xù)性；格劃分，保證網(wǎng)格的連續(xù)性； Solid Map優(yōu)點：優(yōu)點：易于操作易于操作要劃分網(wǎng)格的體積很容易定義；要劃分網(wǎng)格的體積很容易定義；節(jié)省時間節(jié)省時間選擇簡單，選實體幾何而不必選擇選擇簡單，選實體幾何而不必選擇多條線或面。多條線或面。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：在每一個體上用在每一個體上用solid map創(chuàng)建六面體網(wǎng)格創(chuàng)建六面體網(wǎng)格將體分割成可映射的體將體分割成可映射的體創(chuàng)建體創(chuàng)建體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技術創(chuàng)建六面技術創(chuàng)建六面體網(wǎng)格實例，體網(wǎng)格實例，P93-105.Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 演示：使用演示：使用solid map技術創(chuàng)建六面體網(wǎng)格技術創(chuàng)建六面體網(wǎng)格 示例示例 模

24、型：模型：solid_map.hmCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 二、網(wǎng)格質量檢查二、網(wǎng)格質量檢查網(wǎng)格質量的檢查與編輯網(wǎng)格質量的檢查與編輯質量指標（質量指標（QI）對單元質量的評）對單元質量的評價與優(yōu)化價與優(yōu)化Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 1、網(wǎng)格質量的檢查與編輯網(wǎng)格質量的檢查與編輯網(wǎng)格質量檢查內

25、容：網(wǎng)格質量檢查內容：網(wǎng)格連續(xù)性檢查網(wǎng)格連續(xù)性檢查單元法向檢查與調整單元法向檢查與調整利用利用check elems面板檢查重復單元面板檢查重復單元利用利用check elems面板檢查單元質量面板檢查單元質量Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 網(wǎng)格連續(xù)性檢查網(wǎng)格連續(xù)性檢查Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.

26、 單元法向的檢查與調整單元法向的檢查與調整 在某些有限元分析中，要求單元法向必須在某些有限元分析中，要求單元法向必須一致；一致； Normals面板可以顯示面或單元法線，可面板可以顯示面或單元法線，可以調整單元法線方向并且可以將單元或面以調整單元法線方向并且可以將單元或面的法線反向。的法線反向。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 利用利用check elems面板檢查重復單面板檢查重復單元元 Duplicates檢查項可以檢查檢查項可以檢查1D、2D

27、及及3D單單元中是否存在重復單元；元中是否存在重復單元； Duplicates檢查應在檢查完單元連續(xù)性，檢查應在檢查完單元連續(xù)性，并在合并單元后進行。并在合并單元后進行。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 利用利用check elems面板檢查面板檢查1D單元質量單元質量1D單元質量檢查包含：單元質量檢查包含：free 1-ds檢查一維單元是否含有自由端；檢查一維單元是否含有自由端；figid loops檢查一組一維剛性單元是否形成環(huán)；檢查一組一維剛

28、性單元是否形成環(huán)；dependency檢查焊接和剛性單元是否含有雙重依賴；檢查焊接和剛性單元是否含有雙重依賴；length檢查單元的最大、最小長度。檢查單元的最大、最小長度。Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. 利用利用check elems面板檢查面板檢查2D單元質量單元質量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面板檢查面板檢查2D單元質量單元質量 1 Interior Angle 2 Aspect Ratio 3 Skew Angle（扭曲角）（扭曲角） 4 Warp Angle（翹曲度）（翹曲度） 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即最大邊長于最小邊長之比。即最大邊長于最小邊長之比。AR =L max/LminL minL maxCopyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. CQUAD4 Skew（扭曲角）（扭曲角）即對應邊中點連線的夾角中最小角的余角。即對應邊中點連線的夾角中最

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 依次沿對角線將四邊形分為兩個三角形，尋找這兩個三角依次沿對角線將四邊形分為兩個三角形，尋找這兩個三角形所在面構成夾角的最大夾角，該角即為形所在面構成夾角的最大夾角，該角即為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）即單元各邊中點與該點在對應面上的投影點的距離值。即單元各邊中點與該點在對應面上的投影點的距離值。 Jacobian Ratio 單元內各個積分點單元內各個積分點Jacobian 矩陣值中的最小值與最大值之比。矩陣值中的最小值與最大值之比。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面板檢查面板檢查3D單元質量單元質量 1、Element Length 2、Tetra Aspect Ratio 3、Volumetric Skew 4、Tetra Collapse（用于四面體形狀的檢查）（用于四面體形狀的檢查）Copyright 2009 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. CTETRA Aspe

34、ct Ratio即單元內最長邊長與最短的高度值之比。即單元內最長邊長與最短的高度值之比。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對于任意單元，對于任意單元，HyperMesh 假設定義了一個過假設定義了一個過4個頂點的球體，再依個頂點的球

35、體，再依照球體的半徑，算出一個理想的四面體的體積，該體積為照球體的半徑，算出一個理想的四面體的體積，該體積為V ideal= 8r3/93 。參照理想四面體的體積，按下列公式，計算得到。參照理想四面體的體積，按下列公式，計算得到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 （用于四面體形狀的檢查）（用于四面體形狀的檢查） 對于每一個單元，計算