HyperMesh100基础培养训练教学教材.doc
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1、-_第一章 Hypermesh 入门首先我们要了解什么是mesh,简单的说 mesh 就是网格的划分。 有过有限元分析背景的人都知道,做有限元分析首先第一步工作就是建 模,就是把分析对象按照一定的尺寸、比例划分成相互连接、不间断的 网格单元,成为一个可以计算的力学模型,这是进行有限元计算的基础。 其划分的结果对于以后计算的结果将产成直接的影响,或者说mesh 是保证有限元分析结果准确的重要条件。下面我就最简单的分析对象金属壳体,向大家讲述怎样进行 一个物体的 mesh。我们所用软件是HyperMesh,它对于有限元的前处 理和后处理都具有比较强大功能。第一节 HyperMesh10.0 安装方
2、法1、按正常步骤安装完后,将虚拟盘下的MAGNiTUDE 里面的 License 文件考到安装目录下“C:hw10.0security”下;2、编辑 License 文件,将 this_host 替换为电脑名保存。修改第二行的 文件路径例如C:hw10.0securitywin32altair_lm.exe 保存。3、将安装包里面的 “MAGNiTUDEAltairhw10.0securitywin32”下 的两个文件 “altair_lm.exe,lmgrd.exe”考到对应的安装目录如 “C:Altairhw10.0securitywin32“下。4、将修改后的文件altair_lic.d
3、at 拷贝到安装文件 “ hw10.0securitywin32”下,将文件格式改为altair_lic.log;5、运行 License 管理器,建立Hyperworks 的许可证。具体操作:点 C:hw10.0securitywin32 目录下的 lmtools.exe,选择 config services 选项卡 :a: Path to lmgrd.exe file 指 C:hw10.0securitywin32lmgrd.exe;b: Path to license file 指向 C:hw10.0securityALTAIR_LIC.DAT;c: Path to debug log
4、file 指向 C:hw10.0securitywin32altair_lic.log66、接着选择 Start/Stop/Reread 选项卡 ,点击 Start Server,提示 Server Start Successful 就 OK 了! -_第二节 软件环境首先,我们要了解工作的目标,即最终要把一个金属壳体处理成怎 样的网格。打开练习一,这个文件中已经包含geom 和放到中面的 elems。我们现在要搞清的第一概念就是geom 和 elems 的区别。 Geom 即为几何体,是我们分析对象的真实模型,实际物体的三维表现形式; elems 即为网格单元,是我们分析对象的力学模型,是对
5、实际物体的一种 近似模拟,是把实际物体转换成可计算的力学和数学模型,它不是简单 的线和面,是带有数据的线和面。在 HyperMesh 中,我们把 geom 和 elems 统称为 comps,comps 可以理解为图层,这里的图层和CAD 的图层的概念不同。这里 comps 是以后赋予模型材料和几何性质的一个最小单元,或者说对于不 同材料性质和不同几何性质的elems 要处于不同的comps 中。每个 comps 都会有个名字,所以同一个名字的comps 包含两个部分,即 XXX(名字) geom 和 XXX(名字) elems。当然几何体和力学模型是 两个完全独立的部分,所以两者完全可以放在
6、不同的comps 中的, 对于图层名字的管理我们在下一章再做详细说明。对于一个金属壳体,我们知道金属板是具有均有厚度的,即在三维 上它总是有个方向上是保持不变的,这样我们就可以用比较简单的二维 单元来描述金属壳体,这个二维单元我们称壳体单元。我们把这个壳体 单元赋予它真实模型的厚度(几何性质)和材料性质,并且把这层壳体 单元放到金属壳体的中面上去,即完成了我们建模的任务。这就是对金 属壳体的力学模型的建立过程,简单的说,就是对于金属壳体的中 面用一层带有厚度和材料性质的网格单元来描述。把单元放到中面在HyperMesh 中是一个非常简单的命令,我会在 以后想大家讲述。对于金属壳体来说,中面和上
7、下表面是类似的,或 者说基本一致。这样我们对于金属壳体来说,首先要做的是对于上表面 或下表面进行网格划分,以后我们还要谈到选择上表面和选择下表面的 细微不同,这里我先认为它是相同的。就练习一,我针对怎样进行一个 表面的网格划分来让大家熟悉这个软件的命令。窗口下方是主菜单,共分7 类,分别是 Geom、1D、2D、3D、BCs、Tool、Post,每一类中有一些重复的比较 经常使用的命令。-_Geom:主要是对模型的修改和操作。1D:主要是对线单元的修改和操作。2D:是对品面单元的修改和操作。3D:是对固体单元的修改和操作。Analysis:边界条件。Tool:使用的方法。Post:后处理的命令
8、。窗口右下方是对视图进行操作的一些命令,这些命令有快捷键。窗口右上方是灯光效果,对于mesh 本身不很重要。窗口右侧是视图种类的选择。第三节 HyperMesh 软件的基本操作在 HyperMesh 中所有操作和命令都可以通过点击命令面板中的按钮 实现,而通过键盘与鼠标的组合可以方便快捷的实现一些基本操作。熟 练掌握以下介绍的这些操作可以在工作中节省很多时间。一、 模型的旋转与移动-_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
9、键放大图形的一个区域Ctrl+中键(滚轮)放大或缩小模型二、 键盘热键热键操作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三、 快捷键-_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(hidden line)颜色(color)打印幻灯片(print slide)F2删除(delete)临时节点(temp nodes)幻灯片文件(slide file)F3替代(replace)边(
10、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/W EP3 文件F6单元编辑(element edit)分割(split)JPEG 文件F7节点对齐(align node)投影(project)F8创建节点(create node)节点编辑(node edit)F9编辑线(line edit)面编辑(surf edit)F10检查单元(check element)法线(normal)F11几何清理(quick edit)组织(organize)F12自动划分网格 (automes
11、h)平滑(smooth)在这里有一点需要说明的是,用快捷打开的命令在转变模型视图的时 候会自动退出,有些情况下我们需要在一个命令完成前变换视图方式, 在这种情况下就需要在命令面板中通过点击命令按钮来打开命令,而不 能用快捷键打开。如在用automesh 命令时,我们有时需要通过0-D 与 3-D 转换来方便对所mesh 面的选取。这时如果我们用快捷键F12 打开 automesh 命令,在 3-D 选取面后转换0-D 时命令就会自动退出, 这样我们刚才选取面的工作就浪费了。而通过点击命令按钮来打开的命 令就不存在的问题,并且我们可以在这个命令上面叠加一个快捷键打开 的命令,而从面板打开的命令仍
12、然可以保持原来的设置。也就是说,通 过点击命令按钮来打开的命令只要不点return 退出,我们对这个命令 做的设置(如方向点,选取的单元)都会保持不变。我们也可以利用这 个特性方便我们的工作,在稍后的调节单元质量章节我们就会用这个特 性方便我们工作。读者朋友可以在今后的工作中灵活的运用此特性。第四节 主要面板的功能 介绍-_1、Geom 界面功能 :选项中文名称功能解释nodes节点Node edit节点编辑在一个平面上关联、移动或放置节点Temp nodes临时节点增加或去掉临时节点distance距离查询节点之间的距离和角度lines线通过拾取节点创建线Line edit线编辑组合线,在一
13、个点、交点、线或平面处分割线,或对线进行平滑处理circles圆创建圆或圆弧length长度确定一组已选择线的长度surfacesSurface edit曲面编辑用线或曲面剪切曲面、分割面上的边、从曲面边创建线和去除剪切线defeature除掉特征去除曲面特征midsurfacesolidsSolid editprimitivesQuick editEdge editPoint editautocleanup几何清理包工具帮助准备划分网格的曲面几何21D 的界面功能:-_选项中文名称功能解释masses质量创建和更新质量单元bars梁单元创建或更新bar2 或 bar3 单元rods杆单元创建
14、或更新杆单元rigids刚性单元创建或更新刚性或刚性连接单元Rbe3RBE3 单元创建或更新RBE3 单元springs弹簧单元创建或更新弹簧单元gaps间隙创建、查看或更新间隙单元connecters集合器创建组合数据在一起的组件Spotweld点焊单元创建或更新点焊单元HyperbeamHyper 梁在进入 Hyper 梁模式之前定义梁截面特性Line mesh线网格在节点之间或沿着一条线创建一维单元Linear 1d线性一维创建一维单元绘图单元vectors向量创建或更改向量Systems坐标系统创建局部坐标系统Edit element编辑单元创建、组合和分割单元spilt分割将单元分割
15、成指定的模式replace替代等效节点detach分离从连接单元中分离单元Order change改变阶次改变单元的阶次(一阶和二阶单元的切换)Config edit配置编辑改变已有单元的配置Elem types单元类型选择和改变已有的单元模型32D 界面功能:-_选项中文名称功能解释planes平面通过平面上的线创建一个平面或网格cones圆锥创建圆锥、圆柱曲面和网格spheres球面创建球面或网格torus圆环创建环面或网格ruled规则通过不连在一起的节点或线创建一个平面或网格spline样条通过样条线创建曲面或网格skin蒙皮通过一系列线创建一个平面或网格drag拖动通过拖动节点、线或
16、单元创建一个曲面或网格spin旋转通过沿着一个向量旋转节点、线或单元创建一个曲面或网格Line drag线拖动通过沿着一条线拖动节点、线或单元创建一个曲面或网格Elem offset单元偏置基于板单元或壳体单元,通过在板壳单元法线方向的偏置,创建实体单元、多层板单元或壳体单元connectersHyper Laminateautomesh自动网格在曲面上交互式或自动划分网格Shrink wrapsmooth光滑提高曲面上网格的质量QualityindexElem cleanup4、3D 界面功能-_选项中文名称功能解释Solid map实体映射通过定义原始面、目标面和引导面而创建实体Linea
17、r solid线性实体在平面单元的两个组之间创建实体单元Solid mesh实体网格在由边线定义的实体内创建实体网格drag拖动通过拖动节点、线或单元创建一个曲面或网格spin旋转通过沿着一个向量旋转节点、线或单元创建一个曲面或网格Line drag线拖动通过沿着一条线拖动节点、线或单元创建一个曲面或网格Elem offset单元偏置基于板单元或壳体单元,通过在板壳单元法线方向的偏置,创建实体单元、多层板单元或壳体单元teramesh四面体格自动划分填充封闭曲面围成的实体生成一阶或二阶四面体实体单元-_5、Analysis 界面功能选项中文名称功能解释Load types载荷类型为新模型选择载
18、荷器类型或更改在模板文件中已有的载荷类型Constraints约束创建或更改约束或节点上的强迫位移Equations方程创建、观看和更改方程forces力创建或修改力moments力矩创建或更改力矩pressures压力创建或更改压力temperature温度创建或更改温度flux流量创建或更新节点流量载荷Load on geomInterfaces界面创建和修改界面定义接触或滑移面Entity sets实体设置创建一批节点或单元blocks快创建或修改快实体contactsurfs约束面创建或修改接触面实体Control cardsOutput block输出块创建和更新输出请求中使用的模块
19、Load steps载荷步创建和更新载荷集合器集合safety安全性Solver求解器允许用户在hypermesh 内运行一个外部程序或指定并运行一个求解器-_6、Tool 界面功能选项中文名称功能解释assemblies装配创建组件集合organize管理在组件之间移动或复制实体color颜色修改集合器的颜色特性rename重新命名改变集合器的名称reorder重新定义阶次改变数据库中的已命名实体的阶次convert转换在不同求解器之间转换数据Build menu创建菜单重新定义hypermesh 菜单系统的风格Find寻找在数据库中寻找实体(编号)mask隐藏从显示的图形中隐藏实体dele
20、te删除从数据库中删除数据translate移动沿一个向量移动实体rotate旋转关于一个向量旋转scale缩放更改实体的尺寸reflect映射关于一个平面映射project投影投影实体到一个平面、向量或曲面上position定位通过选择节点定位实体permute序列改变转换实体的x、 y、 z 轴数据Check elems检查单元检查单元质量,检查翘曲(wrap)、长宽比(aspect)、扭曲度 (skew)、夹角 (angles)、长度 (length)、雅可比 (jacobian)、连接关系(connectivity)和重复单元 (duplicates)edges边寻找自由边和边上的等效
21、节点-_faces面发现实体单元自由面和等效节点features特征提供一个显示工具以观看复杂模型的边normals法线方向显示单元或曲面的法线方向dependency依属寻找有多个自由度(DOF)约束的节点penetration穿透为初始穿透问题检查组设置numbers编号显示实体的编号renumber重新编号实体重新编号Count统计统计数据库中的实体Mass calc质量计算获得选择单元或曲面的质量、面积和体积Tags命名为实体命名HypermorphShape形状形状面板允许用户进行形状优化-_7、Post 界面功能选项中文名称功能解释Hidden line消隐创建单元消隐和着色显示图
22、形contour云图创建结果的云图Vector plot绘向量图从向量结果中绘出向量图fatigue疲劳允许用户从有限元分析中写应力、应变结果到一个外部文件中,此文件可以用来在一个支持的疲劳分析求解器中建立疲劳分析deformed变形在位移结果基础上创建变形图transient瞬态结果从瞬态分析结果中创建动画replay重新显示重新显示以前保存的动画序列Xy plotsXY 绘图创建新的单个或多个图,并允许选择曲线包含在图中Titles标题创建和编辑屏幕标题Summary总结创建单元、载荷和特性的总结Apply result施加结果施加结果分析数据到模型中的实体上updates-_8.其他重要
23、 控制面板命令在整个 hypermesh 界面的右下角 ,有一个控制面板 ,其中一些 是模型的旋转、缩放的命令,十分容易理解 ,这里不作赘述 ,我们 重点需要介绍的是 disply、global 和 option 这几个命令。a.快捷键 D 即 display 在这个命令中可以控制模型操作的显示与否。上图显示即 disply 命令面板,图中左侧的是可选择的操作对象,名 字前面的方框中打勾的操作对象就可以显示在主操作面板中,通过鼠标 左键选择,右键取消。图中右侧有一些控制命令,none 为全部关掉, all 为全部打开, reverse 是反选。点击 comp 前面的箭头,会出现一些选项,这些都
24、是可以显示在主 面板中的选项,不过我们在做建模工作时一般不需要。点击elems 前面的双箭头,可以在element 和 geometry 之间切换,在建模工作时 经常需要切换。b.快捷键 G 即 global 命令中可以控制模型操作的显示与否。选项解释Template file选择与分析软件的接口模板-_Results filecomponent选择当前的编辑层systcol选择当前编辑的坐标系Loadcol选择当前编辑的荷载层c.快捷键 O 即 Option 命令中可以控制模型操作的显示与否。软件中的一些选项,基本保持默认设置即可,对操作没有太多的影响。 根据我们的经验,最好不要选取mode
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