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Hypermesh中文基础培训


HyperMesh基础培训

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培训日程及主要培训内容:
第一天 : ? ? ? 第二天 : ? ? ? HyperMesh基本内容简介 利用HyperMesh建立有限元模型及计算 HyperMesh几何清理功能及网格生成 HyperMesh自动划分网格功能 其它网格生成菜单介绍 后处理功能

CAE基

本流程 ? ?
有限元前处理占用80%时间 HyperMesh是高性能的前后处理软件, 大大缩短CAE的时间及成本

80%

查看计算结果 查看计算结果

X
CAD设计 CAD设计 HyperMesh HyperMesh 建立计算模型 建立计算模型 Pre-Process Pre-Process 解算器 解算器 求解 求解

计算结果准确性依赖于网格质量 ? ?
HyperMesh 能够快速自动地生成高质量的网格 HyperMesh 提供了网格质量跟踪检查的功能

HyperMesh具有修改模型的功能 HyperMesh为不同领域提供相应特色流程菜单

? Chapter1 Introduction to HyperMesh (bumper.hm)
? 目的:了解HM的菜单布局结构 学习使用各类菜单操作

HyperMesh窗口简介(一)

HyperMesh窗口简介(二)
主菜单区:

Graphics Area 显示几何,模型及曲线

HyperMesh 根 据 菜 单 的 功 能 将 其 分 成 七 页 : Geom: 几何编辑及线生成的功能菜单 1D: 一维单元的生成及编辑功能菜单 2D: 二维单元和曲面的生成及编辑功能菜单 3D: 三维曲面和单元的生成及编辑功能菜单 Bcs: 施加边界条件,载荷等功能的菜单 Tool: 模型编辑及检查功能菜单 Post: 后处理及编辑PLOT功能菜单

Macro Menu

信息栏

显示当前操作状 态及当前信息

Permanent Menu

Collector概念介绍
? ? ? 有限元模型内需要输入不同类型的数据 HyperMesh将数据存放在被称为Collector的结构内 Collector具有不同的类型,不同类数据应存放在不同类型的Collector内

几何图形

单元网格

材料模型

载荷数据

特性数据

Collector Component Component Matcollector Loadcollector Propterycolloter

? Chapter2 Creating an FEA Model(spring0.hm)
目的:1 学习利用HyperMesh建立有限元模型 2 学习如何输出FEM文件递交给求解器进行求解 3 学会利用HyperMesh后处理功能,查看计算结果(如 应力、位移等) 模型:分析一端约束的弹簧在三种受力条件下的位移情况。 材料:steel E=2.0e+5 Nu=0.3 边界条件: 一端约束,一端受若干种力(3个工况) 1 compression 大小10000 Y方向

2 lateral

大小10000

方向垂直于弹簧端面

3 comb

compression

用 load 卡组 合单个载荷

lateral

Spring Linear Analysis with Optistruct
建立有限元模型 有限元求解 结果分析

常规建模流程
读入文件 (HM,CAD,FEM) 生成2D网格 建立载荷工况

设置模板

生成3D网格

设置计算参数

几何清理 (Geometry Cleanup)

清理模型

输出有限元文件

建立Mat collectors 输入材料参数

建立载荷Collectors (Loadcols)

利用optistrut解算器 求 解

生成Component

添加载荷

利用HyperMesh 进行后处理

HyperMesh缺省文件
? hm.cfg 内部配置文件 命令文件 用户界面配置文件

? command.cmf ? hmmenu.set

? [feinput translator name].hmx 不支持的FEM内容文件 ? [feinput translator name].msg 输入信息文件

Chapter3 Geometry Clean Up(con_rod.igs)
目的:学习各种几何清理技巧,为网格划分做准备

几何清理的基本术语
? face ? surface ? edge ? shared edge ? free edge ? non-manifolded edge ? free point ? fixed point

? 利用defeature清除不必要的细小特征
清除前

倒角



清除后

? Chapter4 网格划分
目的:学习2D、3D单元网格划分 了解各类单元质量检查指标 自动 3D单元网格划分(仅限于tetra)

清除

检查

T-connections 2D mesh tria 形成封闭的 2D mesh 面

X

Edge

Quality check



3D mesh tetra

单元质量检查 ? 2D Element Check

CTRIA3 Element Check CQUAD4 Element Check

CTRIA3 Element Check 1 2 3 Element length Interior Angle Aspect Ratio Aspect ratio= maximum side length / minimum side length

4

Skew CTRIA3 Skew Angle SKEW = 90 – MIN(a1,a2,a3)

α1

α2

α3

CQUAD4 Element Check
1

2 3 4 5 6

Interior Angle Aspect Ratio Skew Angle Warp Angle Chordal Deviation Jacobian

CQUAD4 Aspect Ratio 即最大边长于最小边长之比。 AR =L max/Lmin

L min

L max

CQUAD4 Skew Ratio 即对应边中点连线的夹角中最小角的余角。 SA = 90 - MIN(δ1, δ2)

δ

CQUAD4 Warp Angle 依次沿对角线将四边形分为两个三角形,寻找这两个三角形所在面构 成夹角的最大夹角,该角即为Warp Angle 。 WARPAGE = Max[a1,a2]
α2

α1

CQUAD4 Chordal Deviation ? 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Jacobian 矩阵值中的最小值与最大值之比。

the smallest Jacobian matrix Jacobian Ratio= the largest Jacobian matrix

3D Element Check

CTETRA Element Check Length 2 Tetra Aspect Ratio 3 Volumetric Skew 4 Tetra Collapse
1 Element

CTETRA Aspect Ratio 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 altitude

L max

i

H min

CTETRA Volumetric Skew 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V ideal= 8r3/9√3 。参照理想四面体的体积,按下列公式,计算得到 Volumetric Skew值。 volumetric skew =(V ideal –V actual)/V ideal
Actual

Ideal

V ideal= 8r3/9√3

CTETRA Collapse 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tet collapse值。 tet collapse = MIN ( hi / sqrt(Ai) )/1.24 i = 1,2,3,4

hi

Ai

Day 2
Chapter1 Automeshing(c-channel0.hm)
目的:学习使用automesh 菜单的各项功能

Automesh 两种网格 划分模式

automatic Density interactive Algorithm Biasing Details Check

reset meshing parameters
选择 不选择 采用对应面上一次选 用的参数划分的网格 不选择 采用对应面上一次选 用的参数划分的网格

interactive

采用当前选择的单元类 型、大小等参数划分网格 选择

automesh

采用当前选择的单元类 型、大小等参数划分网格

? Chapter2 :Creating a 2-D Mesh(strut.iges)
? 目的:学习利用各种不同的方法创建2D几何和网格。 步骤:1 创建材料 mat collectors
steel E=2.0E5 NU=0.3 2 创建6个comp collectors 放置2D几何和单元 放置3D单元

2D_endA 2D_arm 2D_endB

3D_endA 3D_arm

Card image psolid

3D_endB

3 创建2D 几何和单元 Spin

通过线段扫略构成面

旋转中心

被旋转线

Ruled

选择两根端线构成直纹面

Skin

选择若干条线构建平面

Spline

选择若干条线构成 闭合区域以形成面

? Chapter3 :Creating a 3-D Mesh
目的:学习利用不同方法,在上题基础上创建3D Mesh(Hex) 利用face 检查3D单元的连接 学习压力载荷的施加

?

Linear Solid
在两个相似的网格面之间,创建Hex和Penta单元。两个面上的单元要求具有相同的数 量和布局,但是大小和形状可以不同。

?
?

Solid Map
利用某一端面的面网格,在定义的几何空间内按照特定要求映射拉伸生成体网格。

?
?

Element offset
利用面网格偏移生成体网格,单元的法向作为偏移的方向。

? Thanks

Altair HyperMesh 基础培训教程
v. 6.0
第一天

?

?

如果需要技术支持,请与我们联系: 电话:86-21-53930011(星期一~星期五:9:00AM~5:30PM) 传真:86-21-53930859 Email:support@altair.com.cn 网站:www.altair.com.cn 商标声明: Altair?, HyperWorks?, HyperForm?, HyperGraph?, HyperMesh?, MotionView?, OptiStruct?, HyperStudy?, HyperView?和HyperView Player?是澳汰尔公司的商标。所有其他产品商标和注册商标都是相 关各公司自己的财产。

版权声明 本教材的版权属于美国 Altair 公司和澳汰尔工程软件(上海)有限 公司,请将本教程仅用于教学目的。如果您有其它或可能涉及版权问 题的目的存在,请不要利用本教程。您在阅读本教程的内容时,我们 认为您已经阅读并理解了该声明的所有内容。

本教程涉及的所有模型文件都位于您的HyperWorks安装目录下 的tutorials/hm/training/子目录下。如果您在阅读本教材的过程中遇到 任何困难,请发电子邮件:support@altair.com.cn与我们联系。

澳汰尔工程软件(上海)有限公司

Altair? HyperMesh?
目录
第一章

基础培训 第一天

前言 ……………………………………………………………………………………………...….….1

HyperMesh简介..……………..............…………...........................…. 2

HyperMesh 窗口界面…………..................................................................……..…………...... 3 图形区(Graphics Area)....….....................................................................................……….......3 标题栏(Header Bar)...………………………………………………………………………………….3 主菜单(Main Menu) …………………………………………………………………………………...4 鼠标的使用…………………….………........................................................ ...............................4 宏菜单(Macro Menu)…………………………………………………………………………………..4 练习1.1: 打开数据文件……………………………..………......................……............................ 5 永久菜单(Permanent Menu).……………....................................................................…........... 6 Toggles和switches按钮…………………….................................................................................7 练习1.2: 显示单元和几何……………………………………………...........…...............................7 使用模型浏览器控制模型的显示………………………………………......................................….9 第二级菜单(Secondary Menu).......…………............................................................................10 菜单项目简介 ………………………………………………………………………………………...11 练习1.3: 单元平移…………………………...……………….......................................................14 标准和定制图形(Standard and Performance Graphics)….................................................…...17 宏菜单介绍……………….……… …………………………………………………………………...18 默认的宏菜单 ………………… ……………............................................................................. 19 Files面板……………………… ……………………………………………………………………...21 Collectors面板 …………………………...............................................................................…22 练习1.4: 使用Card面板 ………………................................................................................... 23 默认的HyperMesh文件 …………………................................................................................ 24

第二章

创建有限元分析模型……..………..................................……........…26

创建、 求解和分析一个有限元模型 ………………………………........................……................26 练习2.1: 提取HyperMesh数据文件 ………………………………...................…...................…26 练习2.2: 创建材料集(Material Collectors) .………………………............................................ 27 练习2.3: 创建和编辑组件集(Component Collectors) ..............................………………………28 练习2.4: 用Spline面板创建二维单元 ……………..……………………….…............................29 练习2.5: 用Line Drag面板创建三维单元 ………………………………….……......................…31 练习2.6: 清理模型 ………………………………………........................................................... 32 练习2.7: 创建载荷集(Load Collectors)...........................………………………......................…32 练习2.8: 对模型施加约束 …………………………………………..........................................…33 练习2.9: 创建力 …………………………………….................................................................. 35 练习2.10: 创建载荷步 …………………………………........….............................................….38 练习2.11: 使用OptiStruct求解器求解 ……………………….. ..................................................40 结果的后处理 ………………………………….......................................................................... 41 练习2.12: 观看变形图…………..………..…............................................................................ 42 练习2.13: 观看云图 ……………………….............................................................................. 42

第三章 几何清理和四面体网格划分............................................….............. 45
几何清理………………………………………………………………………….……………………45 Geometry Cleanup面板的功能 ……………………............................................................... 46 Defeature面板的功能 ………………………….............……................................................... 48 Surface Edit / Filler Surface子面板 ……………………........................................................ 49 练习3.1: 导入并观察模型……...…………………………………............................................... 50 练习3.2: 几何清理 …………………………………… ..............................................................52 练习3.3: 曲面网格划分………………………………………...............................................……58 练习3.4: 检查单元质量并划分四面体网格…..……………........................................................62 练习3.5: 清理并验证模型.…………………………………..................................................…...63

前言
基础培训面向的对象
基础培训课程是为那些没有使用过HyperMesh而希望利用它来掌握有限元分析技术的工 程人员设计的。 这一课程包含了如下内容: HyperMesh的界面介绍、有限元模型处理、几何清理和曲面 网格划分。 每一个部分都包含了简单的练习来帮助您熟悉所有提到的新技术。

手册的符号
这本手册使用了下列符号: courier字体表示你应当用键盘输入的内容 bold italic粗斜体字体表示面板的名称、按键的名称和子面板的名称 非常重要的内容和警告信息会出现在一个注释方框中。 这是一个注释框的例子,重要信息会注释在这里。

这是一个警告框的例子,危险信息会出现在这里。

更多帮助
如果您对这一课程的资料需要其它帮助,您可以在这本手册的首页找到必要的联系方式。 对这本培训手册的意见和建议可以直接发送到 support@altair.com.cn。

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第一章 HyperMesh简介
HyperMesh是一个高性能的有限元前后处理器, 可以用它建立有限元模型、 观察计算结果 和进行数据分析。此外,还可以使用Altair公司的软件产品OptiStruct求解器来快速地进行 产品性能分析并改进产品的设计。 在计算机辅助工程(CAE)里,HyperMesh是一个很重要的工具,下图是整个CAE的处理过 程:

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HyperMesh窗口界面
HyperMesh的窗口界面包含五个主要区域: 图形区(graphics area)、 宏菜单(Macro Menu)、 标题栏(header bar)、主菜单(main menu)和永久菜单(Permanent Menu)。此外还可以使 用键盘上的功能键进入主菜单下的二级菜单。下图是HyperMesh的主界面:

图形区(Graphics Area)
图形区显示几何、有限元模型、XY曲线图和结果图。

标题栏(Header Bar)
标题栏主要显示当前操作面板的名称和模型的状态信息。此外,如果系统有提示信息,这 些信息会暂时覆盖掉面板的名称和状态信息。

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主菜单(Main Menu)
主菜单内包括非常多的子菜单,HyperMesh根据其功能不同,将之分成七页: 页面 Geom 1D 2D 3D BCs Tool Post 功能 线的创建和几何的编辑功能 一维单元的创建和编辑功能 二维的曲面和单元的创建和编辑功能 三维的几何和单元的创建和编辑功能 边界条件、系统和载荷的创建功能 模型编辑、模型质量检查和有关模型信息的功能 后处理和绘制xy曲线图的功能

鼠标的使用
鼠标对于HyperMesh的使用是非常重要的, 在几乎任何需要用户输入信息的地方都会用到 它。在HyperMesh中可以使用双键或者三键鼠标。鼠标的按键有下列功能。 鼠标左键 鼠标右键 鼠标中键 CTRL键+鼠标左键 CTRL键+鼠标中键 CTRL键+鼠标右键 执行选择操作 在图形区中执行反向选择并放弃图形操作 在永久菜单上选择(r)或(a) 进行旋转操作时,在模型中用中键点击 一个节点意味着你选择了一个新的旋转中心 动态地旋转模型 对模型的某一区域进行局部放大 平移模型

此外,用户还可以利用CTRL+C和CTRL+V的组合键来剪切和粘贴数字信息。

宏菜单(Macro Menu)
用户可以在宏菜单区中个性化地设置HyperMesh界面, 这种界面可以包含功能键、 单选框 和文本等控件,用户可以用TCL/TK语言开发出HyperMesh支持的宏,并可以将自定义的 宏与上述这些控件相关联。这个宏菜单的默认位置在屏幕的右边,在永久菜单的上方。 宏菜单的显示和可用的操作是由一个宏文件来控制的。而用户可以更改的属性包括: 显示这个菜单的页面 控件中显示的文字
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菜单的位置和大小 在菜单标题栏中显示的帮助信息 调用的宏及其需要的可选参数 参考“在线帮助”中的“宏菜单”部分可以获得更多的有关创建和定制宏 菜单的信息。

练习1.1: 打开数据文件
提取HyperMesh数据文件
1. 从任何一个页面中选择files面板; 2. 点击单选框选择hm file子面板; 这个单选框变成白色表示这个files/hm file 子面板已被激活。 3. 点击retrieve...并用浏览器选择bumper.hm这个文件; 这个文件bumper.hm应当会位于当前课程的工作目录下。 如果您属于自学, 该文件的位置 在HyperWorks安装目录下的altair/tutorials/hm/training子目录中。 4. 在浏览器窗口上点击open按钮; 5. 点击return退出files面板。

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永久菜单(Permanent Menu)
用户可以使用永久菜单(Permanent Menu)控制察看模型的视角,控制在图形区中需要显 示哪些collectors,设置全局的模型参数并编辑与特定求解器有关的数据。 下面列举出永久菜单中的模型察看功能菜单, 可以通过点击永久菜单上的相应按钮来改变 图形区的的模型显示,这些功能也可以通过键盘上相同的字母或者加减号按键来实现。当 然,还可以使用键盘的方向键来旋转模型。

z (zoom) p (plot)

放大模型局部,放大的部分可以由在图形区中划出的封闭图形来指定。 刷新图形区。 将模型绕屏幕的x和y轴旋转一定角度,该角度是在options/modeling 子面板里设定的。 逐渐地将模型绕屏幕的z轴沿逆时针或者顺时针地旋转。

w (window) f (fill) r (rotate)

s (slide zoom) c (center) t (true view) a (arc rotate)

+-

定位xy曲线图的窗口,修改XY轴的比例和窗口标题等。 在图形区中将所显示的collectors的视图最大化。 动态地将模型绕屏幕的x和y轴进行旋转。如果有鼠标中键,还可以用其 来点击一个节点或者几何点使其成为旋转中心。(但在动画处理或者察看 网格的时候是不能选取旋转中心的) 前后移动鼠标动态地将模型放大和缩小。 通过选择新的中心传送模型或平移模型。 通过使用局部向量或输入视角的绝对值选择模型视图。 通过点击然后拖动鼠标来动态地旋转模型。如果有鼠标中键,可以用其 点击一个节点或几何点确定旋转中心。 (但在动画处理或者察看网格的时 候是不能选取旋转中心的) 从屏幕中心位置放大或缩小一定比例, 这一比例是在options/modeling 子面板中指定的。
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b view

返回前一个视图。 从一些基本视角显示模型并可以保存和恢复模型的不同视图。

可以使用下面永久菜单中的项目进入一些面板,在这些面板中,可以设定全局参数、定制 界面和控制屏幕显示等。 菜单项 options 功能和子面板 为视图和模型处理定义参数: modeling 指定几何和模型的容差、显示设定 graphics 设定标准和定制图形模式 menu config 为面板和图形标签设定字体大小, 也设定和激活宏 菜单 colors 设定背景颜色、 面板颜色、 坐标轴颜色和几何清理 的颜色 page names 用来更改页面名称 postscript 指定后处理的打印选项 Spaceball 为spaceball设定敏感度 在Card格式中编辑求解器的特定数据 定义全局参数,这些全局参数是可以被不同的面板调用的 调用HyperMesh的在线帮助文档 控制在图形区中显示哪些collectors 以一个组件和装配的树状结构示意图来察看HyperMesh模型 控制显示选项。仅当定制图形模式被激活时才可使用。

card global help disp vis

Toggles和switches按钮
这些关于toggles和switches的图标出现在一些面板和子面板中。 Toggle: Switch: 在两个选项之间切换。 提供一个弹出菜单,其中有很多选项可以选择。

练习1.2: 显示单元和几何
在这个练习中,通过使用永久菜单中的display面板打开和关闭单元或几何的显示。 有标记的复选框表示该项处于激活状态,没有标记表示未被激活。

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改变屏幕的显示
1. 在永久菜单中,选择disp面板。 2. 点击comps左边的开关(switch,如下图)。

这样就出现了一个弹出菜单列表,列表中列出可以打开或关闭的collector的类型。当将鼠 标指针移出弹出菜单以后,这个弹出菜单就关闭了。 3. 从弹出菜单中选择comps以指定要显示的components。一旦选定了comps,弹出菜 单就关闭了。 4. 点击elems左边的toggle键切换到geoms, 这样几何类型的component就被激活。 在上 面的图中可以看到toggle键的位置。 一个列表显示了包含几何的component collectors。在mid1_and_lines这个component collector前面的复选框中有一个标记,它表示该component的几何现在显示在图形区内。 5. 在mid1_and_lines这个component前的复选框上或者该component的名称上点击鼠 标右键,这个复选框中就不再有白色标记了。该component中的几何显示就被关闭。 6. 在永久菜单上点击p刷新图形区。 7. 点击toggle键将其切换到elems。 一个列表显示了包含单元的component collectors。在end1,end2, mid1_and_lines和 mid2这些component collector前面的复选框中有一个标记。 8. 在end1和mid1_and_lines这两个component前的复选框上或者其名称上点击鼠标右 键,其中就不再有白色标记了。这两个component中的单元显示就被关闭。 9. 在永久菜单上点击p刷新图形区。 10. 在图形区中,点击一个蓝色的单元(在靠近其控制点的地方点击)。单元的控制点 (handle)是指其质心的那个点。 于是相应的在end2之前的那个复选框中的白色标记也消失 了。整个end2这个collector的所有单元的显示都被关闭。

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11. 在end2这个component前的复选框上或是其名称上点击鼠标左键。 复选框中出现了白 色标记了。这两个component中的单元显示重新被打开。 12. 点击all这个按钮。所有component中的所有单元都被显示出来,相应的复选框里也都 有了标记。 13. 点击return退出display面板。

使用模型浏览器控制模型的显示
控制模型的显示属性的另一个方法是使用模型浏览器。通过这个方式,模型的层次展现在 一个树状结构中。component的显示属性,例如颜色、显示类型、名称和当前component 等,都可以通过一个菜单来设置。这个菜单可以用鼠标右键点击模型浏览器来激活。

1. 点击永久菜单上的模型浏览器按钮

来激活模型浏览器。

模型浏览器出现在一个新的窗口中。 重新设置该窗口的大小或者为其重新定位的过程与原 先的HyperMesh窗口无关。 2. 点击模型浏览器顶部Elems旁边的单选键。 3. 点击对应于某个component的复选框可以控制该component的显示, 选中表示打开, 去 掉表示关闭。 4. 在mid1_and_lines这个component的名称上点击鼠标左键。 环绕这个component名称的蓝色的光标表示它已经被选中了。 5. 点击鼠标右键。 出现一个弹出菜单,这个菜单上有一系列可以应用于这个被选中的component的选项。 6. 选择Make current这个选项。 于是mid1_and_lines这个component的名称变成了粗斜体字母,它表示这个component 是当前被激活的component。 菜单上对这个component可用的选项包括:激活该component使之成为当前component, 改变其颜色,改变其显示方式(仅当处于performance图形模式下),以及重命名或者删 除该component。 菜单上有些选项是不可用的,这是因为它们不能被用于指定的component。这些不可用的 选项包括:在standard和performance这两种图形模式间切换,创建新的装配或组件,或 者改变名称的显示模式。要使用这些选项,在模型浏览器的窗口里(但不要在某个特定的

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component名称上)点击鼠标右键。

7. 在component列表之外点击鼠标右键, 然后在弹出菜单中选择Create new assembly, 如果需要可以改变新建装配的名称。 装配是指组件的功能性群组,它被用来组织模型。在模型浏览器中,可以通过拖拽鼠标将 组件添加到一个装配中。 8. 将end1, end2 mid1_and_lines和mid2这些component拖到这个新的装配中。在拖拽 过程中,当装配的名称出现高亮度时放开鼠标。 现在,点击这个装配对应的复选框就可以控制整个装配的显示了。同样,点击树状结构上 这个装配前面的减号就可以不显示装配中的组件。 9. 在component列表之外点击鼠标右键,然后从弹出菜单中选择Change graphics mode,再选择performance切换到定制的图形模式。 在performance图形模式中, 可以点击component当前显示方式的按钮, 随后可以在出现 的选项里控制该component的显示方式。 同时还可以使用每个component的Change style 菜单来控制其显示方式。 10. 点击模型浏览器右上角的小“X”按钮关闭模型浏览器。

第二级菜单 (Secondary Menu)
通过F1到F12以及SHIFT+F1到F12这些功能键,可以调用主菜单的第二级菜单。调用二 级菜单时, 这些二级功能会暂时中断主面板的功能, 但不会影响主面板的所有设置和选择。 当二级功能完成以后,初始的主面板功能就被恢复了。 Altair 公司有键盘的模板,它标明了每一个功能键调用的面板。还可以用 Tool 页 面的 build menu 面板来重新定义功能键的调用功能。

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菜单项目简介
面板可以包含子面板、功能按钮、切换按钮、多选按钮、操作对象选择器、方向选择器、 数据登入区域、输入区域和弹出菜单。每个面板的菜单项目帮助用户指定实现面板功能所 需的设置和输入信息。 在HyperMesh工作区的面板的布置是从左到右分布的。 面板的左边包含了许多为操作收集 工具的信息,面板的右边是执行操作的执行按键。 在Tool页面中,使用translate面板为例来观察这一部分描述的菜单项目。

操作对象选择器Entity Selector
用户在执行一项功能时,首先需要用操作对象选择器来指定要被操作的对象类型。它可能 有一个switch按钮,但是当执行的功能只针对一种类型的操作对象时,则没有switch按钮。 操作对象选择器的按钮是黄色的,当按钮被蓝色的方框包围时,表示这个控件处于激活状 态,可以用它来选择要被处理的操作对象。

方向选择器Direction Selector
用户可以用方向选择器定义一个平面或者方向,定义的方式有多种,例如使用全局的x、y 或者z轴,或者使用一个基准点,或者选定一个向量,或者在数据模型上选定一些节点。 点击switch按钮打开选择方向的弹出菜单。

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x-, y-, and z-axis N1, N2, N3

用户可以指定沿着总体坐标系的某个坐标轴的一个方向。 用户可以创建一个用户自己定义的方向。如果选择两个节点N1和 N2,表示定义了一个向量方向,该向量的方向是从基准点N1到N2。 如果选择三个节点N1、 N2和N3,表示定义了一个以N1为基准点 (除 非特别指定)的平面。向量垂直于这个平面,其方向服从右手法则。

Vector

用户可以使用预先存在的向量(可以使用vector面板来创建向量)来 定义一个方向。 定义一个方向向量的基准点,该向量的方向沿着一条无限长的直线, 这个方向和这个基准点定义了需要的平面。 设想一个平面的镜子定义 了一个垂直于一把尺子的平面。你可以沿着尺子移动这面镜子,基准 点定义了将镜子移动到尺子的哪个位置。 点击这个按钮进入方向选择器的Node Vector Edit面板(如下图)。 在这个面板中,用户可以通过输入节点的值来定义或者编辑N1, N2 和N3、和(或者)基准点的坐标。

base

edit

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reset

清除所有节点的选择。 在在线帮助中,方向选择器是由“plane and vector collector”表示的。

输入区域
输入区域被用来输入文本或者数值。输入区域前面有输入类型的描述。

对数值输入区域来说,可以双击这个输入区域并使用HyperMesh的计算器来输入数值。

弹出菜单(Pop-up Menus)
弹出菜单会显示一些供选择的选项。 用户可以使用扩展的操作对象选择菜单来指定选择当前类型的操作对象的方法。 点击操作 对象选择器黄色的数据类型按钮就可以使用这种扩展的菜单。当做出选择后,这个菜单会 自动关闭。 下图是一个扩展操作对象选择菜单的例子。

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弹出菜单的另一个例子是view菜单,用户可以用它来指定不同的观看模型方式。 HyperMesh立即处理做出的选择, 随后等待做出更多选择。 这个弹出菜单会保留在屏幕上, 直到用户将鼠标指针移动到菜单之外。

功能按键(Function Buttons)
菜单按键的颜色是与按键的功能对应的: 绿色 执行一个功能或者一个命令。 红色 退出一个面板或者放弃一条指令。

练习1.3: 单元平移
在这个练习中, 学习使用view菜单选择模型的新视角, 并使用translate面板将单元沿着一 个向量平移。这些技巧经常被用于HyperMesh的建模工作。

调用translate面板
1. 在主菜单上选中Tool旁边的单选项可以进入Tool页面。 2. 点击translate。

用一个不同的视角显示模型
1. 在永久菜单上点击view。 View的弹出菜单就会出现。 2. 在弹出菜单中点击top。 3. 将鼠标指针移出弹出菜单的区域。 此时,View的弹出菜单就会自动关闭。

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选定要平移的单元
1. 点击translate面板左上角的操作对象选择器开关 。

出现一个弹出菜单, 显示出所有可以用translate面板的功能来处理的操作对象类型。 此时 鼠标指针的位置是在这个弹出菜单的中心。 2. 选择elems就表示指定“elements”作为想要平移的操作对象类型。 当选择elems后,弹出菜单自动关闭。黄色的操作对象选择器按钮会显示“elems”,按钮 有一个蓝色的边界表示它当前处于激活状态。 3. 点击elems。 弹出扩展的操作对象选择菜单,此时鼠标指针位于这个弹出菜单的中心。 4. 点击by collector,表示希望通过collector来选择单元。 选择by collector之后,会出现一个所有component collector的列表。 在图形区内,点击一个桔红色的单元。选择这个单元的同时也就选择了包含这个单元的 component collector,在这个例子中就是end1。 被选中的单元立刻就变成白色,同时end1名称前面的复选框中就出现了白色标记。 5. 点击select。 就选择了end1的所有单元,这些就是希望利用translate功能进行修改的单元。 Translate面板再次出现,此时图形区中end1的所有单元显示为白色。

为被选中的单元指定要平移的方向
1. 点击方向选择器开关 。

一个菜单列出了平移选中操作对象的平面和向量选项的列表。 此时鼠标指针位于这个弹出 菜单的中心。 2. 点击N1,N2, N3确定使用N1, N2, N3这个方法。 当选择N1, N2, N3以后,弹出菜单就自动关闭。 3. 点击N1。 N1这个按钮出现了蓝色的边界表明它已被激活。同时在图形区中被选定的单元变成灰色, 这是因为此时操作对象选择器不再处于激活状态。 4. 在图形区中点击一个节点node。 图形区中被选中的节点出现一个绿色的圆圈。 同时N1按钮上的蓝色边界转移到N2按钮上,
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表示现在N2已被激活。 5. 在图形区中,点击任意一个节点。 图形区中被选中的节点出现一个蓝色的圆圈。 同时N2按钮上的蓝色边界转移到N3按钮上, 表示现在N2已被激活,但此时并不指定N3节点。 只选择两个节点为平移方向定义了一个向量。 如果选择第三个节点则表 示定义一个平面,而平移的方向垂直于这个平面。 6. 在图形区中,在N2节点的蓝色圆圈上点击鼠标右键取消选定。 蓝色的N2节点就消失了,同时N2按钮重新出现了蓝色边界。 7. 在图形区中点击一个不同的节点。 图形区中被选中的节点上出现一个蓝色的圆圈。

测量这个保险杠某一部分的尺寸
1. 在键盘上按下F4功能键暂时中断translate面板并调用distance面板。 Distance面板中的N1按钮上有蓝色边界表示它当前被激活。 2. 点击edit。 出现Node Vector Edit面板。 3. 在图形区中为N1选一个节点。 可以为N1编辑x, y和z坐标。 4. 为N2选定另一个节点。 可以为N2编辑x, y和z坐标。 5. 点击return退出Node Vector Edit面板。 Distance重新出现。节点N1和N2的绝对距离就自动出现在distance =后面的输入框中。 6. 要退出distance面板,点击return。 N2两个节点仍处于 Translate面板重新出现。 在使用distance面板之前选定的单元和N1、 被选定状态。

为选定的单元指定平移距离
1. 双击magnitude =。 出现计算器的弹出菜单。
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2. 在计算器菜单中按顺序点击5和0。 3. 点击计算器菜单中的exit。 计算器的弹出菜单被关闭。 在计算器菜单中输入的数值50就出现在magnitude =后面的数 据栏中。

平移选定的单元
1. 点击translate +。 这样选定的单元沿着N1-N2向量(这个向量以N1为基准点并穿过N2)的正方向平移了50 个单位。 2. 在永久菜单上点击f。 模型根据屏幕自动调整大小达到最大化。 3. 在永久菜单上使用旋转r或者弧度旋转a来旋转模型,观察模型是如何变化的。 4. 点击translate -。 选定的单元沿着N1-N2向量的负方向平移了50个单位。 这样单元重新出现在它们初始的位 置。 5. 在方向选择器上点击reset。 N1按钮上出现了蓝色边界表明它现在又被激活。 6. 尝试利用N1, N2, N3功能,通过定义一个平面来将选定的单元沿X轴正方向平移。 7. 点击return,退出translate面板。

标准和定制图形(Standard and Performance Graphics)
HyperMesh有两个图形驱动器:standard和performance。两者之间的区别如下: HyperMesh的特征 Standard图形驱动模式 Performance图形驱动模式
Vis面板

不可用

仅当处于performance图形模式时,才 可以从永久菜单中调用vis面板来控制 单元的显示特性。

鼠标点击选择的控制点

所有的几何和单元都有选择的控制点。 只有1维单元才有选择控制点。 通过在options/modeling子面板中激 选择控制点在图形区中的显示。 通过在options/modeling子面板中激 择控制点在图形区中的显示。 活相应的选项,可以控制几何和单元的 活相应的选项,可以控制1维单元的选

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在图形区中选择节点

直接点击希望选择的节点。

直接点击节点或者按住鼠标左键拖动来 选择。在一个单元的任意位置按住鼠标 左键并拖动鼠标指针直到该单元变亮, 然后将鼠标指针移动到这个单元上靠近 所需要的节点的位置,放开左键。

在图形区中选择几何和 单元

按住鼠标左键将鼠标指针拖动到靠近选 1维单元的选择与standard图形模式中 择控制点的地方,当所要选择的线、曲 的选择方式相同。对其他类型的操作对 面或单元变亮时放开左键。 象,在所要选择的操作对象上的任意位 置,按住鼠标左键并拖动鼠标指针,在 其变亮后放开左键,即表示选定。

模型显示属性

只能以wireframe模式观看模型。在

可在任何情况下以wireframe、hidden

hidden line、contour、vector、plot、 line、hidden line with mesh lines、 deformed、 transient和replay面板中, hidden line with feature lines和(或者) 可以通过wireframe和hidden line模式 察看模型。 AVI和H3D文件的创建 transparent模式察看模型。 可以创建AVI和H3D文件。

不可用。

当采用performance图形驱动模式时,有五个单元显示属性可供选择。这些属性的设置是 在vis面板中: wireframe hidden line hidden line with mesh lines hidden line with feature lines 单元的显示形态为网格线条显示。 单元的显示形态为颜色填充,无网格线显示。 单元的显示形态为颜色填充,且具有网格线。 单元的显示形态为颜色填充, “特征” 显示 边, 无网格线。 transparent 单元显示为透明。

宏菜单介绍
用户可以在宏菜单区中个性化地设置HyperMesh界面, 这种界面可以包含功能键、 单选框 和文本,用户可以用TCL/TK语言开发HyperMesh支持的宏与上述这些控件相关联。这个 宏菜单的默认位置在屏幕的右边,在永久菜单的上方。 宏菜单的显示和可用的操作是由一个宏文件来控制的。而用户可以更改的属性包括:

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显示这个菜单的页面 控件中显示的文字 菜单的位置和大小 在菜单标题栏中显示的帮助信息 调用的宏及其需要的可选参数 这些宏所包含的任何有效的命令行文件指令都在*beginmacro()和*endmacro()这两 条指令之间。 宏可以接受变量参数, 并将它们传递给控件, 传递过程中使用$1、 $2等参数, 指定这些变量参数应被替代的位置。 用户可以用*callmacro()命令从一个宏的内部调用 另一个宏,这样可以创建标准的可用宏的组。 当HyperMesh启动以后, 如果在当前主机(只针对UNIX系统)上或者应用程序初始目录下有 一个名称为hm.mac的宏文件,则这个文件会自动运行,它定义了宏菜单的属性和内容。 也可以在HyperMesh启动之后再运行一个宏文件, 或者从options/menu config面板中确 定宏菜单的显示。 虽然宏在很大程度上非常灵活,但应当记住:一旦执行了宏 指令,就不能再取消执行或者拒绝执行的结果。一个宏也不 能递归调用其本身。

默认的宏菜单
宏菜单位于图形区的右边。Disp这个宏菜单参见右图。它分为三 个区域:宏、显示和页面。每一个区域都有多个选项。 页面选择按钮位于宏菜单的底部、quit按键的上面。六个预先设 定的按钮分别是QA、Mesh、User1、off、Disp和Geom。每一 个页面都包含不同的工具和宏。 利用这些工具按键,用户可以迅速地执行一些功能,而通常这些 功能的执行需要很多步骤。每一个页面都有自己的工具设置。 在Geom页面上有三个工具: Isolate surf 从一个3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着在一起的曲面。 其它的层和厚度随后被放在一个临时目录里被隐 藏掉。 Washer Adj circ pts 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。 在一条内部线上放置三个额外的固定点,然后将这些固定点映射到一条
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同心的线上。这个功能可以帮助生成高质量的网格。 在QA页面上有12个宏工具,利用它们可以迅速地清理在图形显示区中的网格。其中的8 个宏工具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。下述指标的含义可以在帮助文档中“2-D subpanel - check elems”中找到, 检查的门槛值可以在hm.mac文件里更改,其默认值是 Length Jacobian Warpage Aspect Ratio Max Angle Quad Max Angle Tria Min Angle Quad Min Angle Tria < 5.0 < 0.5 > 20.0 > 5.0 > 150.0 > 140.0 < 20.0 < 10.0

最后可以使用其它四个宏迅速地修改那些不合格的单元: Find attached Remesh Smooth Find between 找出所有与当前显示出来的单元(不合格的单元)相连的单元。 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。 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。 寻找被两个component同时共享的单元。

Mesh页面上有六个宏: Auto Connectors… 自动创建连接单元 Del Elems by surf 删除附着在选定的曲面上的面单元。 Remesh 与QA页面上的相同。 Smooth 与QA页面上的相同。 Split warped 处理整个模型,将所有warpage大于某个设定值(默认值为20)的 四边形单元沿其对角线拆分为三角形单元。 R-Mesh… 对曲面按照弦差方式划分网格。 Disp宏菜单上有很多处理光源和镜像的宏以及控制显示的按钮。 可以通过它们用很多方式 来改变图形的显示: Geom Elems 打开或关闭模型中所有的几何。 打开或关闭模型中所有的单元。
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Shrink Gfx Vis opts 0 1 2 3 Surf Line Only comps Mask lines Temp nodes Macros off

将模型中的单元缩小20%。 选择模型的显示模式,performance还是standard。 为模型选择拓扑显示模式,有以下四个模式可供选择: 标准模式,该模式是最常用的。 component颜色模式,模型的边始终与其所属的component的颜色 保持相同,即使在automesh面板中。 拓扑模式,曲面的边的显示取决其连结特性,显示方式与在geom cleanup面板中相同。. 阴影模式,无论当前在哪个面板下都可以用阴影模式来显示模型。 在模型中显示曲面线,可以选择在每个曲面上显示一条、两条、三 条线或不显示线。 关闭所有除了componet collector以外的collector。 隐藏掉模型中所有显示出来的线条。 删除所有显示出来的临时节点。 关闭宏菜单。

Files面板
Files面板包含下列子面板: hm file 保存和提取HyperMesh二进制数据文件。除了受操作系统规定的限制以 外,对HyperMesh数据文件的扩展名没有任何限制。 注意在6.0以下的版本中, 不能将一个HyperMesh数据文件提取到另一个 HyperMesh数据文件的内部。 导入由CAD生成的几何或者有限元模型信息。 可以将一个由CAD生成的几何或者一个有限元信息文件导入到一个 HyperMesh数据文件中。 HyperMesh导入编译器的路径是/altair/hm/6.0/bin/feinput/, 默认情况下,这个子面板中translator =后面的输入框中会载入此路径。 将CAD几何或有限元信息编译成指定的分析代码。 编译模板的路径名是/altair/templates/6.0/feoutput/。该路 径名通常被默认地指定在该子面板上template =后面的输入框中。 执行一个HyperMesh命令文件。 根据采用的分析软件,指定HyperMesh数据的模板。
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import

export

command template

编译模板的路径名是/altair/templates/6.0/feoutput/。该路 径名通常被默认地指定在该子面板上template file =后面的输入框中。 results 指定结果文件。 除了Altair的OptiStruct的结果文件以外, 其它类型的结果文件需要被编译 成“HyperMesh语言”才能用HyperMesh来处理。要编译这些结果文件需 要使用/altair/translators/6.0/目录里相应的编译器。
要重新设置这些导入、导出或者模板的路径,需要删除整个路径名,然后离开再返回这 个面板。

Collectors面板
Collectors面板的功能是:创建、察看和编辑collectors、card images或者dictionaries。 Collectors的作用是储存和管理一些数据,例如几何、单元、单元属性、单元材料、载荷、 坐标系和向量等等。HyperMesh有以下七种collectors: component 只能储存单元、线条和曲面数据。 注意:单元、线条和曲面不能单独存在,它们只能存在于一个 component中。如果事先没有创建一个component,HyperMesh会 自动为生成的操作对象创建一个,其名称为auto1。 只储存在component collector中的单元的属性信息。 只储存在component collector中的单元的材料信息。 只储存诸如集中力、压力和约束的载荷信息。 注意:载荷不能单独存在,它们只能存在于一个load collector中。 如果你事先没有创建一个load collector,HyperMesh会自动为生成 的载荷创建一个,其名称为auto1。 只储存坐标系。 只储存向量。 储存梁截面数据。

property Material load

system vector beam section

在collectors面板中,如果在files/template子面板或者global面板中定义了模板,就可以 为collector选择card images或者dictionaries了。Card images和dictionaries根据所指定的
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模板保存各种属性数据,这样当输出HyperMesh数据时,这些保存在card images或者 dictionaries中的属性数据会被输出到批数据文件中。

练习1.4: 使用Card面板
在这个练习中, 使用card面板来察看保险杠模型的特性。 首先必须知道这个保险杠模型所 使用的模板是HyperMesh的abaqus/standard.3d模板。 为察看此模型的属性, 需要载 入这个模板。

载入模板
1. 2. 3. 4. 5. 6. 从任一菜单页中选择files。 选择template子面板。 双击template file =。 选择abaqus/。 选择standard.3d. 点击return退出files面板。

察看单元的卡片格式
1. 在永久菜单上点击card。 2. 点击操作对象选择器开关并选择elems或者在模型上双击一个单元, 两种方法都可以将 操作对象选择器改变为elems。 3. 在图形区中选中一个绿色的单元。 4. 点击edit。 这个单元的card image以弹出菜单的形式显示出来。这个card image识别出所选定单元的 类型是Abaqus的S4单元,该单元属于mid2这个component collector。同时还显示该单元 的ID号。该信息在分析文件中的格式与其在这个card image中的格式是相同的。 5. 单击return退出这个card image。

察看一个component collector
1. 将操作对象类型设为comps。 2. 点击comps。 3. 点击end1。 4. 点击select。 5. 点击edit。 end1这个component collector的card image以弹出菜单的形式出现。 从card image中可以 看到这个collector中的单元厚度都是2个单位, 单元的材料都是一种名为steel的材料。 该信 息在分析文件中的格式与其在这个card image中的格式是相同的。 6. 点击return退出这个card image。
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察看并编辑一个material collector
1. 将操作对象类型设置为mats。 2. 点击mats。 3. 点击steel。 4. 点击select。 5. 点击edit。 显示出steel这个材料collector的card image。从card image中可以看到steel材料是各向同 性的和弹性的。 同时也知道了该材料的弹性模量E和泊松比NU的值。 该信息在分析文件中 的格式与其在这个card image中的格式是相同的。 6. 点击NU下面的输入框并将数值改为0.28。 7. 点击return退出这个card image,此时HyperMesh已经接受了对steel材料的更改。 8. 点击return退出card面板。

默认的HyperMesh文件
HyperMesh包含或者自动生成一些默认文件,它们包括: hm.cfg 配置文件 command.cmf 命令文件 hmmenu.set 用户界面设置 [feinput translator name].hmx 不支持的有限元数据文件 [feinput translator name].msg 导入文件信息

hm.cfg
hm.cfg文件是在启动时被读取的默认配置文件。该文件控制HyperMesh在本地计算机上 的运行。可以在该文件中根据要求来编辑命令。如果需要有关这个文件的更多信息,请参 考HyperMesh的在线帮助、 User’s Guide中的The HyperMesh Configuration File以及Altair HyperWorks Installation Guide的介质。

command.cmf
command.cmf文件是一个标准的ASCII文件,它由HyperMesh来读取和写入。利用命令 文件,可以在程序有很多步骤时提取某一个工作段,这样可以减小万一发生系统崩溃产生 的损失。可以在包含很多重复步骤的应用程序中,或者在希望创建示例时使用一个命令文 件。HyperMesh命令处理器执行过的所有命令都被写入command.cmf文件。该文件在启 动HyperMesh的目录下自动生成。 如果该文件已经存在, 新的命令会被附加到已存在文件 的后面。如果需要有关这个文件的更多信息,请参考HyperMesh的在线帮助或者User’s Guide中的Commands。

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hmmenu.set
hmmenu.set文件是一个二进制文件,当退出HyperMesh时该文件会自动更新。个人的 hmmenu.set文件保存许多全局参数, 它位于启动HyperMesh的那个目录。 如果该文件已 经存在,当又一次运行HyperMesh后会被覆盖掉。当退出HyperMesh程序时,在当前的 工作程序中最新的全局参数会被写入该文件。 当下一次启动HyperMesh时, 它就会使用记 录在hmmenu.set文件中的值。 如果该文件不存在, 在调用HyperMesh时, 则使用默认的 全局参数。

[feinput translator name].hmx
[feinput translator name].hmx文件是一个ASCII码文件。当使用HyperMesh导 入一个批数据文件,而该文件含有HyperMesh不支持的card和注释行时,就会生成这个 ASCII码文件。所有不被HyperMesh支持的card和注释行都会被写入这个文件。

[feinput translator name].msg
[feinput translator name].msg文件是一个ASCII码文件,当HyperMesh导入一 个批数据文件时就会生成该文件。它包含有限元导入过程的状态,含有消息、错误和一般 总结信息。

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第二章 创建有限元分析模型
创建、求解和分析一个有限元模型
在这一章中,建立一个螺旋形弹簧的模型,其中使用了平面和实体单元,并应用了边界条 件。然后用Altair的OptiStruct求解器对模型进行计算。在本章的最后,用后处理工具察看 分析的结果。 Altair的OptiStruct求解器是一个基本的线性静态和特征值分析工具,它可以对 一个有限元分析(FEA)模型的结构完整性提供一个初步的评价。如果需要有关 OptiStruct的更多信息,点击永久菜单上的help,再点击help topics并依次选 择HyperWorks和OptiStruct。

练习2.1: 提取一个HyperMesh数据文件
在这个练习中, 提取一个HyperMesh二进制数据文件。 此时在当前工作区中的模型会被清 除掉,然后HyperMesh才开始提取该文件。

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提取HyperMesh数据文件并载入模板
1. 在任一页面中选择files面板。 2. 选择hm file子面板。 3. 然后使用文件浏览器选择文件spring0.hm。 4. 在浏览器窗口上点击open按钮。 在Confirmation面板上提示说要删除以前的模型,点击yes。 5. 选择template子面板。 6. 点击load…,然后使用文件浏览器选择optistruct文件夹下面的optistruct模板。 选择OptiStruct模板后,可以在使用HyperMesh处理模型时定义OptiStuct特有的属性。 7. 点击return退出files面板。

练习2.2: 创建材料集(Material Collectors)
spring0.hm这个模型只有一个component collector,而且没有材料collector。在这一步 中,创建一个具有低碳钢属性的材料集。 1. 在任何菜单页面上选择collectors面板。 2. 选择create子面板。 3. 将collector的类型设置为mats。 4. 点击name =并输入steel。 5. 将creation method:设置为card image =。 6. 点击card image =并选择MAT1。 OptiStruct 模板支持四种材料类型 MAT1、MAT2、MAT8 和 MAT9。这些材料 类型对应于相同的 NASTRAN 材料类型。 如果需要更多信息, 请参考在线帮助 中的 OptiStruct/Data Formats 部分。

7. 点击create/edit。
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这一步就将MAT1这个card image赋给了这个新材料steel。如果某个输入域里没有值, 表示当前相应的项是关闭的。只要点击其标题就可以打开。如果要在这个card image中为 一个块输入一个值,点击相应的数据区域,然后输入数字。 8. 点击E,单击数据输入区并输入2.0e5。 9. 点击NU,单击数据输入区并输入0.30。 10. 点击return。 因为只需要做一个静态分析,所以没有必要定义一个密度值。但是,在进行固 有模态分析时,密度值就是必要的了。

练习2.3: 创建和编辑组件集(Component Collectors)
在这个练习中,要创建两个component collector。一个只是为了建模的目的,另一个则用 来保存分析中用到的实体单元。 通过将建模过程中使用的单元放到一个独立的collector中, 当模型建完以后,可以很方便地删除这些单元。

为二维单元创建一个component collector
这些二维单元被用来构造这个管状模型的实体单元。 1. 将collector type:设置为comps。 2. 点击name =并输入shell_elems。 3. 将creation method:设置为no card image。 在这个collector中的单元只是用来建模的。因为在分析中并不使用它们,所以没有必要为 它们指定OptiStruct中component的card image。 4. 点击material =并选择steel。 当创建一个component collector时,HyperMesh会要求指定一个材料collector。如果这时 没有指定, 则HyperMesh会自动创建一个与该component同名的 “虚假的” 材料collector。 为了避免随后不得不删除这个虚假的材料collector,现在就将材料指向现有的steel材料。 5. 点击color并从互动菜单中选择一个颜色。 6. 点击create完成对这个component collector的创建。

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为实体单元创建并编辑一个component collector
1. 点击name =并输入solid_elems。 2. 将creation method:设置为card image=。 3. 点击card image =并从弹出菜单中选择PSOLID。 4. 点击material =并选择steel。 5. 点击color并从弹出菜单中选择一个颜色。 6. 点击create来创建这个collector。 因为在PSOLID这个card中没有可以编辑的输入区域,就不用使用create/edit选项了。 7. 点击return退出collectors面板。 将工作保存在spring.ex2.03.hm文件里,参见下面的指导。

将工作保存在一个hm数据文件里
1. 点击files。 2. 选择hm file子面板。 3. 点击save as …打开文件浏览器, 在File的输入框中原有的文件名将会高亮显示。 输入 需要的文件名来取代它,例如spring.ex2.03.hm。 4. 点击save。 5. 点击return退出files面板。

练习2.4: 用Spline面板创建二维单元
设置当前component并创建二维单元
1. 在global面板中点击component =并选择shell_elems。 2. 点击return。

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3. 从2D页面中,选择spline面板。 4. 将操作对象类型设置为lines。 5. 点击图中那个圆周的边。 6. 将曲面创建方法设置为mesh, dele surf。 7. 点击create。 此时会出现一个信息“Lines appear planar, project to plane?”。 8. 点击yes。 9. 点击set edge to。 10. 点击elem density =并输入14。 11. 点击圆周上原有的网格密度值,这个值变为14。 12. 选择element type子面板。 13. 将单元类型设为quads。 14. 点击模型上蓝色的单元类型按钮,这个按钮应该在圆的中心位置。现在,当前的按钮 变成了正方形。此时应当点击绿色的set all按钮。 15. 点击mesh。 圆周上的图形应当符合下图。 16. 点击return接受画出的网格并退出meshing面板。 17. 点击return退出spline面板。 将工作保存到spring.ex2.04.hm文件中。 要保存文件,在任何主面板上点击files选择hm子面板。点击save as…弹出文件浏览器。 选择文件后点击save。当保存完成后,点击return继续工作。

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练习2.5: 用Line Drag面板创建三维单元
在这个练习中,将在前一个练习中创建的平面单元沿着那条螺旋线拖拽。通过这种方式, 可以创建三维的实体单元。

设定当前的component并创建3维单元
1. 在global面板中点击component =并选择solid_elems。 2. 点击return。 3. 点击宏菜单中的gfx per打开performance图形模式。 4. 在3D页面里选择line drag面板。 5. 选择drag elems子面板。 6. 点击elems并选择displayed。
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7. 点击line list将其激活。 8. 在图形区中选择那条螺旋线。 9. 点击切换按钮选择use default vector选项。 10. 点击on drag =并输入120。 这个数字表示沿着螺旋线创建的单元层数。 11. 点击drag。 12. 点击return接受画出的网格。 13. 点击return返回主菜单。 将工作保存为spring.ex2.05.hm。 要保存文件,在任何主面板上点击files选择hm子面板。点击save as…弹出文件浏览器。 选择文件后点击save。当保存完成后,点击return继续工作。

练习2.6: 清理模型
此时壳单元和几何已经没用了,我们可以从数据文件中删除这两个component collectors。 1. 按下F2,或者从Tool页面中选择delete面板。 2. 将操作对象类型设置为comps。 3. 点击comps。 4. 选择geometry和shell_elems这两个collectors。 5. 点击select。 6. 点击delete entity。 7. 点击return。

练习2.7: 创建载荷集(Load Collectors)
在这一部分中,创建边界条件的载荷集。对这个模型,要建立两个载荷工况,一个正压力 和一个侧向力。通过将这些力放到相应的载荷集里,可以更方便地定义载荷步的组合并创
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建载荷工况。 1. 从任何菜单页面选择collectors面板。 2. 选择create子面板。 3. 将collector type设置为loadcols。 4. 点击name =并输入constraints。 5. 将creation method设置为no card image。 6. 点击color并选择一个颜色。 7. 点击create。 8. 点击name =并输入compression。 9. 点击color并选择一个颜色。 10. 点击create。 11. 重复上面8-10的步骤创建另一个名为lateral的载荷集。 12. 点击return退出collectors面板。 将工作保存为spring.ex2.07.hm。

练习2.8: 对模型施加约束
在这个练习中,在模型的一端创建约束。在每一个载荷工况下都会使用这些相同的约束。

设置当前的载荷集和视角
1. 在global面板上将load col =设置为constraints。 2. 点击return。 3. 在永久菜单上选择view面板。

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4. 选择rear并将模型在y轴正方向的一端放大。 记住放大功能可以通过使用CTRL+鼠标中键来实现。 5. 点击return。

创建约束
1. 在BCs页面上选择constraints面板。 2. 选择create子面板。 3. 点击nodes并选择on plane。 4. 在弹簧这一端面上任意点中三个节点。 这些点将会被用于定义一个平面来寻找其它节点(N1, N2和N3)。(参见下图)

5. 点击tolerance =并输入.01。 6. 切换到plane选项。 7. 点击select entities。

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8. 点击size =并输入30。 9. 点击对应的复选框激活label constraints选项。 10. 激活自由度(dof)1、2和3。 因为这些单元是实体单元,所以自由度4、5和6是没有用的。 11. 点击create就约束了选中的节点。 12. 点击return退出constraints面板。

将工作存为spring.ex2.08.hm。

练习2.9: 创建力
在这个练习中,将两个载荷组应用到弹簧的另一端。其中一组对弹簧施加正压力,而另一 组对弹簧施加“放松的”横向力。

设置当前collector和视角
1. 在global面板中将load col =设置为compression。

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2. 点击return。 3. 在永久菜单上选择view面板。 4. 选择front,然后将弹簧在y轴负方向的一端放大。 5. 在永久菜单上或者在键盘上点击向上箭头3次,这样弹簧的这一端就差不多水平了。

创建正压力
1. 在BCs页面上选择forces面板。 2. 选择create子面板。 3. 点击nodes并选择by window。 4. 环绕模型一端的节点画一个窗口,见下图。 要保证窗口选择项被设置为interior。

Window used to select entities 5. 点击select entities。 6. 点击nodes并选择save。
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随后要在相同的节点上施加侧向力。这一步将当前的节点选择保存在一个缓存中,这样在 接下来的步骤中调用这些节点。 7. 点击最左端的切换键选中global system选项。 8. 点击magnitude =并输入10000.0。 9. 将方向设置为y-axis。 10. 点击最右端的切换键选中magnitude % = 选项。 11. 点击magnitude % =并输入1.0。 12. 点击相应的复选框激活label loads选项。 13. 点击create。

创建侧向力
1. 在global面板中将当前的loadcol设置为lateral。 2. 点击return。 3. 点击nodes并从扩展的选择菜单中选择retrieve。 这一步从剪切板缓存中提取先前选定的弹簧端面上的节点。 4. 将方向设置为N1, N2, N3。这一步可以将力的方向定义成垂直于弹簧端面。 5. 在弹簧的这个端面上任意选择三个节点。 6. 点击create。 定义垂直于该弹簧端面的载荷。这些新载荷的颜色与在lateral这个load collector中定义的 颜色是相同的。 7. 点击return。 将工作保存为spring.ex2.09.hm。

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练习2.10: 创建载荷步
确定边界条件的最后一步就是创建OptiStruct的子工况(HyperMesh中的loadsteps)。要创 建三个不同的子工况,一个只承受压载荷,一个只承受侧向载荷,最后一个是两种载荷的 组合工况。在每一种工况下,约束都是有效的。要创建一个组合工况载荷,需要另外创建 一个load collector,其card image使用LOAD。

为压载荷和侧向载荷创建载荷步
1. 在BCs页面上选择load steps面板。 2. 点击name =并输入compression。 3. 点击loadcols并从collector的列表中点击对应的复选框,从中选择constraints和 compression。 4. 点击select。 5. 点击create。 6. 点击name =并输入lateral。
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7. 点击loadcols并从collector列表中选择constraints和lateral。 8. 点击select。 9. 点击create。 10. 点击return退出load steps面板。

创建一个组合载荷工况
要组合侧向载荷和压载荷, 首先要创建另一个load collector, 其card image使用LOAD。当 组合这两个load collector时,用新的load collector可以为其指定加权因子。 1. 选择collectors面板。 2. 选择create子面板。 3. 将collector type设置为loadcols。 4. 点击name =并输入combination。 5. 将creation method设为card image。 6. 点击card image =并从弹出菜单中选择LOAD。 7. 点击create/edit进入card image编辑器。 8. 在card image编辑器中点击LOAD_num_set并将其设为2。 9. 双击黄色的L1(1)按钮并选择compression为第一个载荷collector, 随后数字2就会出现 在L1(1)那一列。参见下面的注释框了解为什么HyperMesh将这个值输入到这个框中。 点击L1(1)按钮之后,出现了数据文件中载荷集的列表。点击name按钮旁边的 开关将collector名称的显示模式设置为name(id)。 在显示列表中既显示collector 的名称也显示其ID号,这样就很容易知道在这个载荷card中指定的是哪个载荷 集。载荷card只通过ID号来指向载荷集。

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10. 双击黄色的L2按钮并选择lateral为第二个载荷collector。 将所有的S区域设置为1.0。 载荷collector的加权因子是在对应于Li区域的Si区域中指定的。 在这个练习中,我们已经为组合的载荷设置了加权因子,也就是说两个载荷collector在整 个组合中的比例是1:1。 11. 点击return退出这个card编辑器,随后点击return退出collectors面板。

为这个组合载荷创建载荷步
1. 在BCs页面里选择load steps面板。 2. 点击name =,输入combination后按下ENTER。 3. 点击loadcols并从collector列表中选择constraints和combination。 4. 点击select。 5. 点击create。 6. 点击return。 将工作保存为spring.ex2.10.hm。

练习2.11: 使用OptiStruct求解器
无论对哪一种有限元求解器, HyperMesh数据文件中定义的信息必须被写成一种求解器能 够识别的格式。使用files页面中的export子面板来输出模型。在BCs页面上使用 OptiStruct面板启动求解过程时,HyperMesh和OptiStruct会在后台自动处理这个过程。

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运行求解器
1. 从BC’s页面中选择OptiStruct面板。 在file =后面的区域中会指定一个默认的路径和文件名。 在这个练习中, 为spring0.fem。 如果愿意,可以在file =后面输入别的文件名,但是这个文件的扩展名必须是.fem。 内存的切换器如果指定为默认, 则由求解器来管理内存。 相反则会使用用户设定的内存量。 输出的切换器可以用来选择输出整个模型或者仅输出当前显示的component。

2. 点击optistruct启动求解过程。 出现另一个窗口,启动OptiStruct求解器。几秒钟后出现这样的信息:…Processing complete。 此时可以关闭OptiStruct窗口。 OptiStruct在HyperMesh的启动目录里生成了一些文件,这些文件在下面的表中列出: spring.res spring.out HyperMesh二进制结果文件。 OptiStruct的输出文件,它包含下列信息: 文件的设置; 优化问题的设置; 对运行计算所需要的内存和硬盘空间的数量的估计; 每一步优化迭代的信息; 以及计算时间的信息。 察看这个文件可以检查spring.fem文件处理时出现的警告和错误 信息。 OptiStruct的日志文件,它包含对每一步优化迭代的趋势和规模的计 算。

spring.oslog

结果的后处理
OptiStruct分析可以为线性静态计算提供位移和应力结果。它还可以直接生成HyperMesh 格式的二进制结果文件。如果使用别的分析模块(例如NASTRAN、LS-Dyna和ABAQUS 等等),求解器的输出文件需要先被编译成HyperMesh的二进制结果文件。这个过程可以 在HyperMesh外部用命令行来完成,也可以用solver面板来完成。

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生成结果文件之后,需要在进行后处理之前在files/results面板中指定结果文件。 HyperMesh的结果编译器可以从UNIX系统的命令行(或者在Windows系统中的MS-DOS prompt) 执行, 或者在HyperMesh内部用BCs页面的solver面板来执行。 无论是哪种方式, 语法是一样的。 下面是运行所有的编译器必需的语法。 <HyperMesh translator> [arguments] <inputfile> <outputfile> <modelfile> 其中: <HyperMesh translator> <arguments>

要执行的HyperMesh编译器的名称。 修改编译器执行参数的列表。每一个编译器的列表各 不相同。 如果需要一个可行的参数列表, 在编译器名称 后面键入-u选项就可以了。 求解器得到的结果文件。 HyperMesh格式的结果文件。 在结果数据文件中找到的包含模型的文件。这个特征 在某些HyperMesh编译器中是可用的。如果要知道哪 些编译器有这个特征,使用-u选项。

<inputfile> <outputfile> <modelfile>

如果没有指定输入和输出文件名, 编译器会假定用户希望将结果从标准输入编译到标准输 出。当要编译的结果文件被压缩工具压缩过时,这个功能是很有用的。使用UNIX形式的 工具,被压缩的结果文件可以被解压并传递到编译器中,随后编译器的输出可被写入到一 个文件。下面是一个这样的命令的例子: filepress run1.prs | hmnast > run1.res

练习2.12: 观看变形图
如果用HyperMesh中的OptiStruct面板启动OptiStruct求解器, 会产生一个HyperMesh二进 制结果文件并将其载入HyperMesh。 如果使用其它求解器, 由结果编译器生成的结果文件 需要用files面板中的results来载入。 1. 从Post页面中选择deformed面板。

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2. 点击simulation =。 3. 选择COMPRESSION。 4. 点击model units =并输入50。 5. 点击deform。 模型的变形图会叠加在未变形的网格上。那么,这个变形的状态与对模型施加的边界条件 相一致吗? 6. 点击linear生成结果的动画显示。 7. 点击return。 8. 将仿真改变为LATERAL。 9. 点击deform。 现在出现的是侧向载荷工况生成的变形图。这与模型和边界条件相一致吗? 10. 点击return。

练习2.13: 观看云图
1. 在Post页面中选择contour面板。 2. 点击simulation =并选择compression。 3. 点击data type =并选择Displacements。 这一列数据类型取决于在计算时要求输出哪些类型的数据。默认情况下OptiStruct会输出 位移和应力结果。 4. 点击contour。 最大位移值是多少? 模型中最大位移发生在哪里? 上述位移与施加在模型上的边界条件是一致的吗? 5. 点击data type =并选择von Mises Stress。 6. 点击assign。 最大Von Mises应力值是多少?
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模型中最大应力发生在哪里? 7. 点击simulation =并选择lateral。 8. 点击assign。 最大Von Mises应力值是多少? 模型中最大应力发生在哪里? 是否与边界条件一致? 9. 使用Contour面板开发其它的组合和数据类型。

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第三章 几何清理和四面体网格划分
四面体单元是指具有四个三角形面的实体有限单元。 通常被用于对复杂的几何实体构建有 限元模型。 在HyperMesh中自动的四面体网格划分器非常强大, 可以在任何三角形单元构成的封闭面 网格中构建四面体单元。 四面体网格划分器适用的前提是独立封闭的连续面网格。 生成的体网格的质量取决于初始 的面网格的质量。只有好的单元质量才能得到准确的分析结果,这需要相邻单元的尺寸变 化过渡的比较均匀。

HyperMesh的四面体网格划分过程
1. 导入CAD数据并进行几何清理 2. 使用三角形单元生成面网格 3. 检查三角形单元的质量和连续性 4. 生成四面体网格 5. 删除初始的三角形面单元 这个教程中会涉及上述过程中的每一步,同时带有练习来演示这些步骤。

几何清理
geometry cleanup和defeature面板用于划分网格前的曲面几何清理。 在进行有限元分析 计算时,经常遇到的问题有以下几种: 1. 导入曲面数据时,有时存在缝隙、重叠、错位等缺陷,这会影响网格质量。 2. 因为生产的需要, CAD模型中通常会包含某些细微特征, 例如曲面和边的倒圆、 小孔, 进行分析时如果要准确模拟这些特征,需要用到很多小单元,导致求解时间不必要的 加长。 3.边界错位经常引起网格扭曲,导致单元质量不高,求解精度差。 通过消除错位和小孔,压缩相邻曲面之间的边界,消除不必要的细节,就能够提高整个划 分网格的速度和质量,提高计算精度。 edit surface面板的filler surface子面板用于填充曲面之间较大的间隙和空缺。对任意由
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三个或更多的线、节点或者点定义组成的有限区域,都可以定义一个曲面。

曲面边界的拓扑关系显示
在拓扑显示模式下(这是在geom cleanup面板中默认的显示模式),曲面边界的颜色显 示是由其与周围曲面边界的连接关系来确定的。 红色的边表示单个曲面的自由边。自由边会导致网格的不连续,即自由边上分布的节点不 会被相邻曲面上的单元所共享。 绿色的边称为共享边,表示这个边被两个相邻曲面所共享,在共享边上的节点同属于相邻 的曲面。 黄色的边称为非重合边。表示曲面的边界被三个或三个以上的曲面所共享,这通常代表一 种T型连接或者重复曲面。 深蓝色的短线段代表被压缩的边。自动网格生成器在划分网格时会忽略被压缩边,不会在 上面布置节点。在压缩边上,两个相邻的曲面实际上被缝合到一起形成一个较大的曲面。

Geometry Cleanup面板的功能
在geom cleanup面板内有三个子面板edges,surfaces和fixed points。每个子面板都 有三到四个子菜单。

所有面板上都有cleanup tolerance和visual options选项。 其中前者用于判断两个曲面的 边或两个曲面的顶点是否可以被视为重合。在几何清理操作中,间距在容差(tolerance)范 围内的任何两条曲面的边或两个曲面的顶点将被视为重合,随后被合并。 cleanup tol =的值可以在两个地方设定。一个是对其全局值,可以在options/modeling 子面板中设定。另一个是局部值,可以在geom cleanup面板中设定,用于特定的几何清 理操作。有时,按局部清理容差进行的操作可以被全局清理容差覆盖。 例如,在一个用局部清理容差形成的曲面上进行分离操作之后,因为surface edit面板仅 采用全局清理容差,被分离曲面的所有的边都被用全局清理容差重新评估,重新确定它们 的状态。
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设定的几何清理容差最大值的合理性与单元大小有关。例如,单元尺寸为30,几何清理的 容差应为0.3 (30/100)或0.15 (30/200)。 visual options面板设定曲面的显示模式,打开或关闭曲面的边和固定点的显示。曲面可 以用线框或阴影模式来察看。自由边、共享边、非重合边和被压缩边等不同类型的边的显 示可以分别打开或关闭。

Edges子面板
edges子面板用于修改曲面边界的连接状态。子面板中有四个子菜单toggle,replace, (un)suppress和equivalence。

toggle
toggle菜单可以通过在边界上单击鼠标左键将其从自由边变成共享边, 或者从共享边变成 压缩边。使用鼠标右键可以取消toggle操作,并将压缩边变为共享边,或将共享边变成自 由边。要将一条自由边变成共享边,在这条自由边附近的容差范围内必须有一条对应的自 由边。

replace
replace菜单可以将一对自由边合并成共享边,但是合并后的共享边的位置是在设定的被 保留的边上,而另一条边则被删除。这一功能实际上扩展了toggle的控制功能。任何与被 删除的边相关连的几何特征被关连到被保留的边上。

(un)suppress
(un)suppress菜单允许同时压缩或释放多条边。在这个菜单可以使用扩展的线条选择菜 单,可以使用多种线条选择方式。如果需要消除在由对称方式生成曲面时产生的缝隙,该 功能非常有用。

equivalence
equivalence菜单可以自动识别并合并多个自由边对。

Surfaces子面板
surfaces子菜单用于查找和删除重合曲面并组织曲面。有三个子菜单find duplicates, organize by feature和move faces。

find duplicates
find duplicates菜单用于识别和删除重合曲面。

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organize by feature
organize by feature菜单在一系列不同参数基础上识别和压缩曲面的共享边。 最终结果是 对更大曲面的更合理地组合。

move faces
move faces 菜单可将多个面缝合到一个已有曲面上或缝合多个曲面形成一个新曲面。

Fixed Points子面板
fixed points子面板用于控制与一个曲面相关联的固定点。有Add,replace和suppress 三个下级子菜单。

add
add菜单可以在一个曲面上从已有的自由点或节点上生成固定点。划分网格时,自动划分 的解算器会在任何固定点上面放置单元节点。

replace
使用replace菜单可以删除要被移动的点并将相关的几何数据重新定位到保留的点上。

suppress
suppress菜单可压缩不必要的固定点或将他们转换成自由点。 几何定义所需的点不能被压缩。

Defeature面板的功能
通常,为了制造的目的,设计者会保留一些分析并不需要的细节。defeature面板有许多 可以用于简化模型几何特征的功能。这些不必要的特征包括裁剪操作,螺栓或铆钉孔,位 于不同平面的曲面之间用于圆滑过渡的倒圆,边之间的倒圆。要精确地捕捉这些细节,分 析者通常不得不采用一个比需要的尺寸更小的单元。 删除这些特征通常能使用较大的单元 获得更好的网格质量,而同时不影响求解的精度。 该面板上有五个子面板:

trimlines
trimlines功能可以删除被剪切到曲面内的线。有两种模式可供选择。 Remove interior trimlines用于消除完全包含在“曲面边界内的”裁剪线。这些线在曲面 上通常显示成绿色的共享边。可以选择并删除单个的裁剪线。

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Remove all trim lines将返回到最初的未被裁剪的曲面。 根据不同的CAD系统和曲面定义 方法,操作的结果也会不同。

pinholes
pinholes功能用于查找和删除曲面内的孔。 孔根据孔径来识别。 一旦确定, 孔可以被删除。 孔可以是任何形状。所给定的直径确定孔跨度的最大距离。

surface fillets
surface fillet用于消除曲面倒圆或两个非共面曲面之间的过渡圆滑曲面。 曲面倒圆将被一个 沿相邻曲面切向延伸的平面替代。通过选择倒圆的轮廓线,或者指定曲面和倒圆半径的范 围来确定倒圆曲面。 一旦确定了倒圆,会出现一个二级面板,在它上面能清楚地选择要删除的倒圆、相关联的 边和倒圆端部。 Ignore edge association可以用于确定或修改对边的选择,当计算相切曲面时这些边的 相邻曲面几何会被忽略。通常如果相邻曲面与倒圆相比有较大的曲率,或者问题中的边是 自由边,就会用到这个功能。 Fillet ends用于确定或者修改倒圆端部。除非一连串的倒圆本身构成了一个复杂的封闭圆 环,否则应该至少有两个倒圆端部。

edge fillets
edge fillet用于删除曲面自由边上的任何倒圆。HyperMesh能确定给定圆角半径和最小圆 弧角度范围内的倒圆。边的倒圆将被确定,标明那些投影出方角的切点。一旦确定,边的 倒圆在被删除前可以被解除选择。

trim-intersect
trim-intersect的功能与edge fillet的功能相似,只是需要通过点击边来确定切点。一旦两 个点确定,功能会自动生效。

Surface Edit / Filler Surface子面板
surface edit / filler surface子面板用于从线、节点或固定点生成曲面来填充CAD模型中 的孔。通过选择环绕某个区域的三个或更多的线、节点或点,可以创建一个曲面。
大多数面板中,曲面边界按线来处理。

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练习3.1: 导入并观察模型
在这个练习中,读取一个HyperMesh数据文件,该文件包含一个万向节的铸件模型。该文 件用来演示一些几何导入过程中常见的问题,后面的练习还讲述了如何处理这些问题。

读取模型文件
1. 从任何页面中选择files 面板。 2. 选择hm file子面板。 3. 点击retrieve…按钮进入文件浏览器。 4. 选择文件ujoint.hm。 5. 点击open。 6. 点击return退出files面板。

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察看模型
做一些必要的旋转和缩放操作来察看这个模型。在拓扑显示模式下,从geom页面中选择 geom cleanup面板。 还可以使用紫色的vis opts菜单对曲面进行渲染。 这个vis opts菜单 可以控制曲面的显示(shaded或者wireframe),还可以利用复选框来打开或关闭不同类 型边界或几何点(曲面顶点)的显示。 在弹出菜单的顶端点击切换开关将显示方式从wireframe变为shaded。 注意到模型中既有红色的边,也有绿色和黄色的。因为这个模型是一个独立的铸件,它本 身不应该存在自由边或T型连接, 所以几何清理的目标就是使模型上仅存在共享边 (绿色) 和被压缩边(深蓝色)。

确定要使用的单元尺寸
通常根据经验, 单元尺寸设定的依据应当是在模型尺寸最窄的地方分布两到三个四面体单 元。在这个模型中,需要划分网格的几何最小细节是在万向节的四个接头部位。知道这几 条边的长度后,我们可以根据这个信息来确定适当的单元尺寸。 1. 在永久菜单中点击view按钮。 2. 点击restore4提取一个预先设定的模型视角。 3. 点击return退出geom cleanup面板并返回geom页面。 4. 选择distance面板。 另一种进入distance面板的快捷方式是按下F4键。 5. 选择two points功能。 6. 点击最窄的边上的两点,如下页的图所示。当第二个点选定后,会给出两点间的距离 为8.393 mm。 由此,为了让网格划分器在这条边上布置两个单元,将单元尺寸设为4mm。

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设定总体的单元尺寸
在global面板上设定单元尺寸的一个优点是这个尺寸会成为默认的网格尺寸。当模型很 大,需要多次划分网格的操作时,一个全局的单元尺寸可以大大减少重新计算网格密度所 需要的时间。 1. 在永久菜单中点击global按钮。 2. 点击element size =的输入框并输入4.0。将其作为默认的单元尺寸。 3. 点击return返回distance面板。 4. 在键盘上按下字母F,在显示区观看整个模型。

练习3.2: 几何清理
在这个练习中,将使用HyperMesh中的几何清理工具完成下列工作:1)合并自由边对;2) 创建填充曲面;3)识别并删除重复曲面。

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使用edges功能合并自由边
大多数几何清理操作都需要特定的清理容差(cleanup tolerances)。这个容差指定了几何清 理操作可以缝合的最大缝隙。通常,容差不应该超过网格单元尺寸的15-20%,否则可能 产生单元翘曲。在下图中显示了大于20%的容差如何造成了非常严重的扭曲。图中左边的 翘曲网格单元发生在使用replace功能缝合曲面的过程中, 这个缝隙的尺寸超过了相邻曲面 上单元尺寸的20%。

在geom cleanup面板上,在cleanup tol =的输入框中可以设定几何清理容差。 如果在模型中有非常多的自由边,可以使用equivalence工具会非常有效。当自由边减少 了以后,还可以使用toggle工具来合并剩下的自由边,这样可以对操作施加更多的控制。 1.在edges子面板上选择equivalance工具。 2. 点击surfs并在扩展的操作对象选择窗口中选择all。 3. 点击cleanup tol =并输入0.1。 4. 点击equivalence。 注意大多数(并非全部的)红色的边变成了绿色。任何公差在0.1个单位范围内的自由边
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对都合并成一条共享边。使用toggle工具来合并剩余的自由边。

合并剩余的自由边
1. 如果曲面显示状态为阴影模式,使用vis opts工具将其切换到线框模式(wireframe)。 这样可以更方便地识别剩余的自由边。 2. 选择toggle工具。 3. 选择靠近模型中心的很长的红线。当这条线被选中,会在标题栏中提示一条错误信息, 提示说最大缝隙是0.4546 mm。 4. 将cleanup tolerance设为0.5。 这个容差仍然在可以接受的范围内——单元尺寸的15~20%,此时的单元尺寸为4.0 mm。 5. 选择每一条长的曲线来合并自由边。

模型中还有一些自由边也可以用当前的容差来进行合并, 但是, 如果缝隙超过了0.5 mm, 则需要使用其它方法。 6. 在view面板中按下restore1按钮调用视角view 1。

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7. 使用toggle工具点击半圆形曲面的边界, 改变其拓扑连接关系。 在选择自由边时, 要注 意,所选择的第一条边是要被保留的,它旁边最近的在容差范围内的自由边会被删除。 8. 调用视角view2并进行toggle操作。 为了提高选择线的准确性,按下鼠标左键,将鼠标在屏幕上拖动靠近目标, 当目标变成高亮显示后放开鼠标左键,这样即可以选中高亮显示的线。 同样,在performance图形驱动模式下,这样做非常方便。

生成填充曲面
模型中剩余的自由边中,缝隙超过了最大的容差允许值0.8。如果此时仍然使用几何清理 操作,会造成网格的扭曲。一个更好的解决方法是创建填充曲面,然后将原始曲面和新曲 面之间的曲面边界压缩掉。这样做可以很有效地扩展曲面。 1. 调用视角view3。 自由边的缝隙为2.33 mm。在surface edit面板中使用filler surface功能创建一个曲面来 填充这个缝隙,然后将新曲面的底边压缩掉。 2. 点击return退出geom cleanup面板。 3. 进入surface edit面板并选择filler surface工具。 在退出geom cleanup面板后,几何的显示方式就不再是拓扑关系模式了。在宏菜单的 Disp页面中,可以使用vis opts控件来控制模型的显示方式。对曲面几何来说有四种模式 可以选择。它们分别是: 0 默认的模式,在大多数面板下,曲面以线框模式显示,而曲面边界 的颜色与其所在的component颜色一致。而在geom cleanup、 automesh或者defeature面板中,曲面边界的颜色取决于其拓扑连 接关系。 1 component颜色模式,模型的边始终与其所属的component的颜色 保持相同,即使在geom cleanup、automesh或者defeature面板 中。 2 拓扑模式,曲面边界的颜色显示取决其连接特性 3 阴影模式 在geom cleanup、automesh或者defeature面板中,在宏菜单中激活线框或 者阴影显示方式会覆盖掉在紫色的vis opts面板中所做的设置。 4. 在宏菜单中选择disp页面并点击vis opts: 中的2按钮。

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5. 选择这个缝隙周围的四条红边。

6. 点击create生成新的曲面来填充缝隙。 7. 恢复到视角view 4,在这里创建一个填充曲面。 8. 点击return返回主菜单。 9. 再次回到geom cleanup面板。 10. 恢复视角view 3并将新的填充曲面的较低的边压缩掉,使用toggle功能将其由绿线压 缩成蓝线。

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修补由于顶点错位产生的自由边
模型中剩余的自由边是由于曲面顶点错位引起的。 使用replace fixed point功能来修复顶点错位,然后将自由边压缩掉。

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1. 调用视角view 5。 2. 选择fixed points功能,并选择replace工具。 3.当retained point:的选择开关处于激活状态时,选择缝隙右边的顶点。 4. 然后选择缝隙左边的顶点,将其作为point to move。 5. 点击replace。 6. 返回edges / toggle子面板,然后合并自由边。

删除重复曲面
模型几何上剩下的唯一问题就是一个重复曲面,它的边界是黄色的。因为这个铸件没有任 何内部的筋,所以这种黄色边界不是T型连接,而是代表重复曲面。使用surfaces功能中 的find duplicates工具可以识别并删除重复曲面。 1. 进入surfaces子面板并选择find duplicates工具。 2. 点击黄色的faces选择开关并选择all。 3. 点击find将重复曲面高亮显示。 4. 点击delete删除重复曲面。 现在所有的曲面边界都是绿色的,几何清理操作完成了,模型已经可以用来划分网格了。 5. 保存HM文件。 Automesh面板中的cleanup面板也包含了一些修补几何的工具,如: splitting or unsplitting surfaces、toggle edges、edge fillet removal以及一些 可以添加、删除和替代顶点的功能。

练习3.3: 曲面网格划分
HyperMesh可以用四面体网格填充三角形单元所包围的封闭体积。 最后得到的四面体网格 的尺寸和质量直接取决于曲面网格。在这个练习中,在经过几何清理的万向节上生成三角 形单元的曲面网格。

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1. 在global面板中将当前的component collector设为trias。 2. 在options菜单中选择graphics并将图形显示模式从standard变为performance。 在performance的图形模式下,在automesh过程中生成的单元都会以阴影模式显示。因为 这是一个实体模型,阴影模式会为观察和修改网格提供方便。 3. 使用vis面板并将所有的component collector设为shaded with mesh lines。 4. 在2D页面中选择automesh面板。 5. 在create mesh子面板中点击surfs的选择开关,然后从弹出菜单中选择all。 6. 选中reset meshing parameters to:旁边的复选框。 7. 将单元类型的选择开关设为trias。 在这个例子中,在划分网格之前选择三角形的单元类型会带来一些好处,网格自动划分器 可以使用一个更好的算法来生成高质量、近似等边三角形的单元。 8. 点击mesh进入第二级的automesh菜单。 此时, 网格自动划分器会根据要求的单元尺寸标准计算出曲面边界的长度和每条边上的种 子点分布。 9. 点击mesh来生成初始的三角形单元曲面网格。 10. 点击return接受划分出来的网格。 大约生成了17,000个4mm大小的曲面单元。使用这些曲面单元,四面体网格划分器会生 成大约85,000个四面体单元。当这些单元被转换为二阶单元时,模型会具有大约250,000 个自由度,这需要相当大的计算资源才能求解。 通过有选择地对部分曲面进行网格重新划分,重新划分时采用较大的单元尺寸,可以减少 四面体单元的数量,从而减少模型的总自由度数。 11. 在view菜单中选择rear视角。 12. 点击surfs的选择开关并选择by window。 13. 绘制一个如下页图所示的选择窗口。 14. 去掉reset meshing parameters to: 旁边的复选框。 15. 点击remesh。
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这一步删除了所选择曲面上原有的网格,并且重新进入了第二级automesh面板。

16. 在density子面板中点击element size =并输入8.0。 17. 点击recalc edge的选择开关将其激活。 18. 点击所有曲面边界上的网格密度数字,但注意不要修改那些与未重新划分网格的曲面 相连的边上的网格密度。 对那些与未重新划分网格的曲面相连的边来说, 重新计算网格密度会导致节点错位并破坏 网格的连续性。完成这一步工作后网格如下页图所示。 19. 可以在任何时候点击mesh来预览生成的网格。

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20. 满意后点击return接受网格。如下图所示。

21. 保存当前的HyperMesh文件。
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练习3.4: 检查单元质量并划分四面体网格
四面体网格划分器使用面网格来决定体网格的尺寸。岐形或者非规则的三角形单元、相邻 单元尺寸相差过大或者网格的不连续都会导致生成的体网格质量非常差, 甚至在网格生成 过程中发生错误。 要检查细长的三角形单元,可以使用单元最小内角的检查工具。要修复不连续的问题,可 以使用equivalence功能恢复连续性 (例如在上面的练习中当对所选择的曲面进行网格重新 划分后,新生成的单元与其余的单元之间是不连续的。此时,只要这些共享边上的网格密 度没有被修改,则使用节点的equivalence功能就可以很方便地纠正这种不连续的情况)。 这个练习包含了检查单元最小内角、合并节点这些内容。解决了这些问题以后,就可以使 用四面体网格自动划分功能来生成四面体网格。

完成单元检查
1. 在tool页面上选择check elems面板。 2. 在2-D子面板上的trias下面点击min angle。 这一步要求计算面单元的最小内角。在标题栏中会报告在检查中有0个单元不符合标准, 而且最小的内角为25?。 3. 点击return返回到Tool页面。 4. 进入edges面板。

恢复单元的连续性
edges面板上的equivalence功能会识别和纠正曲面单元网格中的任何不连续情况。该功 能可以在指定的容差范围内检查两个或两个以上的重复节点。 1. 激活comps的操作对象选择开关,用鼠标点击模型中的任何一个单元,这样就可以选 中整个的component,同时检查这个component中的所有单元。 2. 点击preview equivalence。 在重新划分网格后的面单元和初始的单元之间会生成一些临时节点。 3. 点击equivalence。 会删除重复的节点,而相关的单元会被重新定义为使用初始的节点。

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4. 点击find edges。 这一步可以检查任何只与一个单元相连的节点。此时在这个模型中并不存在这样的节点, 标题栏中会提示“the selected elements may enclose a volume”。 5. 点击return返回主菜单。 现在就可以使用自动网格生成器来生成四面体单元了。

生成四面体网格
1. 使用global面板将当前的current component设为tets。 2. 在3D页面中进入tetramesh面板。 3. 在floatable trias下面激活comps选择开关,用鼠标选择模型上的任何一个单元。 4. 点击tetmesh生成四面体单元。 5. 保存当前的HyperMesh进程。

练习3.5: 清理并验证模型
建模过程中的下一步是清理并验证模型。 这个练习中包括删除曲面单元和几何,将四面体单元从一阶变为二阶,并对四面体单元的 质量进行一个符合检查。

改变单元阶数
1. 在1D、2D或者3D页面中进入order change面板。 2. 选择change to 2nd子面板。 3. 点击elements的选择开关并从弹出菜单中选择all。 4. 将切换开关设为midside nodes at exact midpoint。 现有切换开关midside nodes projected to surface,可能会更好地反映几何,但是也会 带来一些单元翘曲度的问题。 5. 点击change order,然后return。

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清理模型
此时不再需要壳单元和几何。 删除几何可以在很大程度上减小HyperMesh文件的大小, 释 放内存并提高性能。而如果在模型中存在壳单元,会对模型的外表面增加额外的刚度,导 致计算结果不精确。 1. 在Tool页面上进入delete面板。 2. 将操作对象选择器切换到comps。 3. 点击comps的选择开关进入component的列表。 4. 选中new_geom和trias这两个component旁边的复选框。然后点击select。 5. 点击delete entity,然后点击return。

对单元和节点重新编号(Renumber)
在对单元和节点进行添加、 删除或者编辑等操作时, 都会在单元和节点编号上产生不连续。 对其进行重新编号可以统一节点和单元的编号顺序。 1. 在Tool页面中选择renumber面板。 2. 选择all子面板。 3. 点击renumber然后点击return。 随后在check elems / 3-d面板中对生成的四面体单元进行三项质量检查, tetra collapse、 volumetric skew和tetra altitude ratio。如果需要这三种检查计算的信息, 请参考在线帮 助。 接下来的建模步骤是: ? 载入feoutput模板。 ? 定义材料和component属性。 ? 施加边界条件。 ? 输出模型。

小结
在本章中,使用四面体单元对一个万向节的模型进行了网格划分。
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在划分网格时,为了精确地捕捉模型的细节特征,需要设定一个适当的单元尺寸。可以使 用几何清理工具来纠正导入几何的错误。还使用曲面来填充超过清理容差的缝隙。随后使 用三角形单元在模型的曲面上划分网格并为划分四面体网格做准备。 最后生成四面体网格 并进行最终的单元检查。

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Altair HyperMesh 基础培训教程
v. 6.0
第二天

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Altair? HyperMesh?
目录
第一章

基础培训 第二天

自动划分网格………………..................….....................................…..1

练习1.1: 模型准备 ….……………………………..................…..........................................….…2 练习1.2: 使用Automesh面板的Interactive模式…………………………………........................…3 练习1.3: 使用Automesh模块的Density子面板 …………………………………….......................4 练习1.4: 使用Automesh模块的Algorithm和Checks子面板 ……………………………...............6 练习1.5: 使用Automesh模块的Type和Biasing子面板 …………………………………........…...8 练习1.6: 合并节点 ………………………………………...................….................................... 10 练习1.7: 使用弦差(chordal deviation)来划分网格……………..................................……….....11 练习1.8: 理解网格参数的意义………………………………………........................................... 13 练习1.9: 使用Automesh面板的Automatic模式 ………………………………........................... 15 练习1.10: 重新划分曲面网格..…………………………..........................................................…15

第二章 创建二维网格………………………................................................... 17
练习2.1: 导入IGES数据 ………………………………............................................................. 17 练习2.2: 设置材料属性 …………………………………………................................................ 18 练习2.3: 创建Component Collector……………..……………………….................................... 18 二维建模 ………..…………………………………………….....…………………………………...21 练习2.4: 编辑几何 …………………………………......................……................................…..21 练习2.5: 裁剪曲面……………………………………................…............................................. 22 练习2.6: 使用Spin面板 ……………………………….....................................……………....... 23 练习2.7: 对曲面划分网格 …………………………….....................................…...................... 25 练习2.8: 使用Ruled面板 ……………………………….. ......................…................................ 26 练习2.9: 使用Skin面板 …………………………………........................................................... 28 练习2.10: 使用Spline面板 …………………………………...............…................................... 30 练习2.11: 检查单元和模型 …………………………………………...........................……........ 32 练习2.12: 拆分(Split)单元……………………………................................................................ 34 练习2.13: 检查单元法线方向………………………….............................................................. 36

第三章 创建三维网格………………………….......................…............…......38
练习3.1: 使用Linear Solid面板 ………………………………................................................... 38 练习3.2: 使用Solid Map面板 ………………………………….................................................. 40 练习3.3: 使用Element Offset面板………………………….……............................................... 41 练习3.4: 检查单元的连续性……..………………………………..........…................................…43 练习3.5: 映射(reflecting)单元……..…………………….................................…....................... 45 练习3.6: 创建Load Collector………………………………….....................................................46 练习3.7: 创建分布压力……………………………….............................…................................ 47 练习3.8: 创建约束………………………………………............................................................. 49 练习3.9: 创建载荷步(Load Steps)…………………….............................................................. 50 练习3.10: 创建输出请求的Control Card.....……………………….............................................51

练习3.11: 写入分析的输入文件…………………………………..................…...........................51 练习3.12: 运行OptiStruct求解器………………………………….............................................. 52

第四章 后处理………………………………............………............................ 53
分析结果…………………………….......................................................................................... 53 练习4.1: 应用可视化工具………………………………….…...................................…….......... 54 练习4.2: 使用Deformed面板 …………………………..…..............................…........….......... 55 练习4.3: 察看Replay文件 ……………………………….......................................................... 56 练习4.4: 察看HTML结果报告………………………................................................................. 57

第五章 HyperView简介…………….……………………….............................60
HyperView的屏幕显示………................................................................................................ 61 练习5.1: 打开一个HyperView进程文件………........................................................................ 62 HyperView菜单……............................................................................................................... 63 练习5.2: 放映动画………………............................................................................................. 64 练习5.3: 使用视图控件…………………...................................................................................66 察看模型显示特性………………………................................................................................... 68 练习5.4: 清除HyperView进程并读取新的进程文件………………………................................ 68 练习5.5: 调整显示特性…………………………....................................................................... 69 练习5.6: 使用Perspective面板…………….............................................................................. 71

第六章

生成H3D文件并在HyperView中对模态分析结果进行后处理……....73

练习6.1: 直接从OptiStruct中生成H3D文件………………….................................................... 73 练习6.2: 察看HTML结果报告……………………..................................................................... 75 练习6.3: 使用-h3d选项编译op2文件…………….…………………............................................76 练习6.4: 创建一个包含模型信息的H3D文件……….………………….......................................77 练习6.5: 清除HyperView进程并读取新的进程文件……………………….................................78 练习6.6: 显示结果云图…………………………........................................................................79 练习6.7: 察看变形图……………………………..................................................................…...83 练习6.8: 保存H3D文件…………….....................................................................................…..84 练习6.9: 同时察看多种显示模式……………….....................................................................…87

第一章 自动划分网格
automesh面板用于对现有曲面进行网格划分。它有两种划分模式:交互(interactive)和 自动(Automatic)。模型的显示与在Geom Cleanup面板中相同,即根据其边的连接状态 来显示。 该面板中还包括cleanup, add或者remove points和proj to edge这四个子面板, 它们可以执行很多Geom cleanup面板的功能。 如果选择交互模式, 当选定曲面后, HyperMesh会调用Automeshing模块。 automeshing 模块包括以下内容: density algorithm type biasing details check 修改边上的网格密度 选择划分网格和进行平滑处理的算法 在quads、trias或mixed之间选择单元类型 对曲面边界上的单元分布密度使用偏置量 对单个曲面的划分参数提供更好的控制 使用用户指定的标准检查单元质量。

使用这些面板,用户可以在很大程度上控制划分网格的过程和生成单元的质量。 在 automesh 面板上有一个子面板 mesh params, 用户可以用它来设定单元的尺寸和偏 置量,或者使用弦差算法来划分单元。在使用设定的单元参数之前,需要在 creat mesh 子面板上将 element size=切换到 use mesh params。如果没有做到这一点,那么 interactive 或者 automatic 子面板执行的划分网格操作会忽略在 mesh params 子面板 中的设定。在 mesh params 子面板的右半边包含网格划分算法的选项,左半边则包含对 弦差划分方法的设定和相关选项。 如果选择use element size and biasing,HyperMesh会在曲面的边上等距离地按照指定 的大致单元尺寸来放置节点。如果选择use chordal deviation,HyperMesh自动根据指 定的弦差标准来调整曲面边界上的单元密度和偏置的数值。

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练习1.1: 模型准备
在这个练习中,提取一个 C 型槽钢的 HyperMesh 模型。然后设定一个对这个模型较为适 当的单元尺寸。最后检查曲面的连接特性以确定几何中各曲面之间完全“缝合” 。

决定并设置单元尺寸
1. 在files面板中选择hm files子面板提取c-channel0.hm。 2. 在Geom页面上选择length面板。 3. 在C型槽钢上竖直横切的筋上,选中一条可以代表网格特征的直线。 4. 点击length。 这条直线的长度值出现在length =后面的输入框中,要生成一个四边形网格,沿着这条边 分布的单元数量应当大约是12个。 用这个单元数量去除这条边的长度就可以计算出单元的 尺寸。 5. 点击return退出length面板。 6. 在永久菜单上选择global面板。 7. 点击element size并输入0.25。 现在,当HyperMesh在一个曲面上创建网格时,这个值就成为默认的单元尺寸。可以在
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automesh面板中覆盖掉这个值,也可以在互动划分网格模式中修改网格的种子点。 8. 点击return退出global面板。

检查曲面连接特性
1. 在宏菜单中,在Display: gfx下点击per进入performance图形模式。 2. 在宏菜单中的Display: vis opts下点击3选项将曲面显示为阴影模式并显示自由边、共 享边或非重合边。这个模型所有的内部边要么是共享边,要么是非重合边,与实际相符。 因此该模型可以划分网格了。如果模型内部有自由边,在划分网格时会产生网格连续性方 面的问题。 3. 在宏菜单中的Display: vis opts下点击0返回线框显示模式。 将工作保存为c-channel.ex1.01.hm。

练习1.2: 使用Automesh面板中的Interactive模式
1. 在2D页面中选择automesh面板。 2. 选择create mesh子面板。 3. 点击surfs并选择by collector。 4. 选中leftend这个component collector并点击select。 5. 点击其复选框激活reset meshing parameters to:选项。 6. 将左上角的开关切换为elem size。 在练习 1.1 中已经在 global 面板中将默认的单元尺寸设定为 0.25。如果愿 意,在这里改变这个值,就可以覆盖掉这个全局单元尺寸。 7. 将较低的开关设置为quads,要求生成四节点的四边形单元。 8. 要将生成的单元自动放到曲面所属的component中,应当将开关切换到elements to surface’s comp。 9. 将最右端的开关切换到interactive,调用互动模式。
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10. 点击mesh。 激活automeshing模块。节点的位置被标在曲面的边上。每一条边上都有一个数值与其关 联,该数值表示这条边上生成的单元数目。在下一个练习中会看到如何修改这些数值。

练习1.3: 使用Automesh模块的Density子面板
将划分完网格的曲面自动适配到屏幕上
1. 点击local view。 2. 从弹出菜单中选择fill。 3. 将鼠标指针移出弹出菜单退出local view。

使用density子面板
1. 选择density子面板。 2. 不调整任何设置,点击mesh预览网格。 3. 点击adjust edge使其成为当前的边选择器。 4. 在图形区中,尝试用左键点击边上的数值来改变边上的单元密度。 单击左键将密度值增加1, 单击右键将密度值减小1。 一个快速地大幅度改变单元密度的方 法就是按住鼠标左键不放,同时将鼠标向上或向下拖动。向上拖动增加单元密度而向下拖 动减小单元密度。 5. 调整边上的单元密度以后,点击mesh预览发生的变化。 6. 点击element size =并输入0.5。 7. 点击recalc edge使其成为当前的边选择器。 8. 在图形区中,点击一个单元密度数值。 这一步按照0.5的单元尺寸重新计算所选边上的单元密度(四舍五入到最近的整数)。 9. 调整边上的单元密度以后,点击mesh预览发生的变化。 10. 点击recalc all将所有边上的单元尺寸设置为0.5。

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11. 点击mesh预览发生的变化。 12. 点击element density =并输入10。 13. 点击set edge to使其成为当前的边选择器。 14. 在图形区中尝试用鼠标左键选择边上的单元密度数值来改变单元密度。这一步将所选 边上的单元密度都设为10。 15. 在修改完边的单元密度后,点击mesh预览发生的变化。 16. 点击set all to将所有的边的单元密度设为10。 17. 点击mesh预览发生的变化。

生成最后的网格
1. 点击element size并输入0.25。 2. 点击recalc all 将所有边的单元尺寸设为0.25。 3. 点击mesh预览发生的变化。 4. 点击return接受所划分的网格并返回automesh面板。

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将工作保存为c-channel.ex1.03.hm。

练习1.4: 使用Automesh模块的Algorithm和Checks子 面板
在这个练习中使用algorithm子面板改变HyperMesh对曲面进行网格划分的算法。然后使 用checks子面板检查单元质量,并观察哪种算法生成的单元质量最好。 HyperMesh中四种不同的划分网格算法是: 矩形算法; 三角形算法; 五边形算法; 自由算法。 规则的划分算法趋向于产生更好质量的四边形单元。对这些算法来说,曲面必须是有一定 形状特征的矩形、三角形或五边形。自由算法则可以在最多种类的曲面上划分网格而不考 虑其几何形状。

使用algorithm子面板
1. 在disp面板中关闭leftend这个component collector中的单元。 2. 在automesh面板中点击surfs并选择by collector。 3. 点击rib1这个component collector,并点击select。 4. 点击mesh调用automeshing模块。 5. 点击local view中的f将被划分网格的区域在屏幕上自动填充放置。 6. 选择algorithm子面板。 出现在曲面上的蓝色图标表示了用于划分曲面网格的算法。如果选择多个曲 面,每个曲面上都会出现一个图标。默认情况下,HyperMesh会根据所选曲 面的几何选择算法(在这个例子中采用自由的无规则划分算法)。 7. 点击mesh预览网格。

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8. 将meshing algorithm:设为map as rectangle。 9. 点击set surf。 10. 在图形区中,用鼠标左键点击曲面中心的蓝色图标改变曲面上的网格划分算法。 11. 点击mesh并注意两种划分方法结果的区别。

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使用checks子面板
checks子面板用于在接受网格之前执行单元检查。在对应的输入区里输入一个数值就可 以改变检查的门槛值。所有不合格单元被用白色的高亮度显示,同时在标题栏中会出现一 个信息提示不合格单元的百分比以及最差单元的对应数值是多少。 1. 选择checks子面板。 2. 点击aspect检查单元的长宽比。 3. 检查jacobian,quads: min angle和quads: max angle。 4. 选择algorithm子面板。 5. 将划分算法设为free (unmapped)。 6. 点击set all。 7. 点击mesh用自由算法重新对曲面进行网格划分。 8. 重复上述步骤1~3,注意单元质量的变化。 9. 点击return接受生成的单元并返回automesh面板。 将工作保存为c-channel.ex1.04.hm。

练习1.5: 使用Automesh模块的Type和Biasing子面板
在这个练习中使用type子面板将单元的构造从四边形改为三角形和混合型。然后使用 biasing子面板来修改曲面边界上节点的分布。

使用type子面板
1. 在display面板中关闭rib1这个component collector中的单元显示。 2. 在automesh面板中点击surfs并选择by collector。 3. 选择rib2,middle和rightend这三个component collector并点击select。

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4. 点击mesh调用automeshing模块。 5. 点击local view中的f将被划分网格的区域在屏幕上自适应放置。 6. 点击mesh预览划分的网格。 7. 选择type子面板。 与algorithm子面板类似,在每一个曲面上都出现一个蓝色的图标,它标示出这个曲面上 存在的网格的类型。因为此时在automesh面板上定义的是四边形,所以所有的曲面都有 一个四边形的图标。 8. 将element type: 设为trias。 9. 点击set surf。 10. 在图形区中用鼠标左键点击曲面上的蓝色图标,并选择一个不同的单元类型,就能改 变曲面网格的单元类型。 11. 点击mesh预览这些变化。

使用biasing子面板
1. 选择biasing子面板。

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2. 将bias style:设置为bellcurve,然后点击set all。 每条边上都会有一个表示偏置类型的图标。使用adjust edge或者set edge选择器来修改 每条边上的偏置值。 在leftend和rib1这两个components共同的曲面边界上应用偏置会破坏原有的 网格连续性。 3. 点击bias intensity =并输入3.0。 4. 点击set edge并选择rightend中的支撑筋板的两条边。 5. 点击mesh预览发生的变化。

6. 点击return接受划分的网格并返回automesh面板。 7. 点击return,退出automesh面板。 将工作保存为c-channel.ex1.05.hm。

练习1.6: 合并节点
在这个练习中,要保证单元之间的连续性,必须合并模型的所有重节点。这一合并操作会 识别出任何有重节点的位置,重节点是指两个或更多的节点,其间距小于指定容差。在合 并过程中, 重节点中的一个节点被保留, 而其它节点则用这个被保留的节点的定义来替代。

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1. 在宏菜单上的Display: elems下点击on。然后将模型在屏幕上重新fit。 2. 在Tool页面上选择edges面板。 3. 将开关设置为comps并选择所有component。 4. 将tolerance设为0.010,然后点击preview equiv。 即使所有的几何都完整地“缝合”在一起,在不同的步骤中自动划分网格也不能保证生成 的单元在曲面边界上有共同节点。但是,如果在同一个自动划分网格的步骤中同时对多个 连续曲面进行网格划分, 例如同时对rib2、 middle和rightend三个component的曲面同时划 分网格,曲面边界上所有的节点都是相同的,这就保证了单元的连续性。 5. 点击equivalence将模型缝合到一起。 6. 点击return退出edges面板。 将工作保存为c-channel.ex1.06.hm。

练习1.7: 使用弦差(Chordal Deviation)来划分网格
弦差(Chordal deviation)经常被用于金属成型分析,这种分析要求在大曲率的区域集中大 量的单元。如果需要更多的关于利用弦差划分网格技术的信息,请参考在线帮助。

删除单元
1. 在键盘上按下F2调用delete面板。 2. 将开关设置为elems。 3. 点击elems并选择all。 4. 然后点击delete entity。 5. 点击return退出delete面板。

利用弦差算法创建网格
1. 在2D页面里选择automesh面板。

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2. 选择mesh params子面板。 3. 切换到use chordal deviation。 4. 点击min elem size =并输入0.15。 5. 点击max elem size并输入0.80。 6. 点击max deviation并输入0.10。 7. 点击max angle =并输入20.0。 8. 选择create mesh子面板。 9. 点击surfs并选择by collector。 10. 选中leftend这个component collector然后点击select。 11. 点击reset mesh parameters选项。 12. 将左上角的切换开关设置为use mesh params。 13. 点击mesh调用automeshing模块,再点击mesh 预览通过弦差算法划分的网格。

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14. 点击return接受划分好的网格并返回automesh面板。 将工作保存为c-channel.ex1.07.hm。

练习1.8: 理解网格参数的意义
在这个练习中,检查一个曲面上网格的参数并学习如何重新设置它们。

划分网格但不改变曲面的网格参数
1. 在automesh面板中选择create mesh子面板。 2. 点击surfs并选择by collector。 3. 选中middle和rightend这两个component collectors然后点击select。 4. 将reset meshing parameters to: 选项设为无效。 5. 将左上角的切换键设为elem size =。 6. 点击elem size =并输入0.5。 7. 将较低位置的开关设为trias。 8. 点击mesh调用automeshing模块。 9. 点击mesh预览网格。 注意生成的网格与前面删除的网格是一致的, 这是因为HyperMesh会为已经划分过网格的 每一个曲面及其边界保存网格参数。 左端和中间component之间的曲面边界上的网格种子的分布反映了最初左端component 的网格。 HyperMesh做这些工作是为了保持共享边界的单元连续性。 如果想改变网格种子 的分布, 在复选框中选中reset mesh parameters选项来根据指定参数重新计算节点的位 置。

使用details子面板查询曲面的网格参数
1. 选择details子面板。

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2. 在右端的component中代表槽钢的支撑筋板的曲面上,点击其中心上的图标。 这会改变菜单面板上的选项,使它们与这个曲面上的网格参数设置保持一致。它在图形区 中显示出单元的密度,并更新了菜单区域中的单元类型和算法。为了确定这些改变,接下 来检查bias的设定。 3. 将切换开关设为biases并确认沿着筋的偏移是3.0,这与在练习1.5中设置的值是一样 的。. 4. 点击abort 退出automesh模块并返回automesh面板,但不保留网格。

重新设置曲面的网格参数并重新划分网格
1. 选择middle和rightend两个component中的所有曲面。 2. 重新激活选项reset meshing parameters to。 3. 点击mesh调用automeshing模块。 4. 点击mesh预览网格。 注意到所有曲面和边的网格参数都被重新设定了,新的设定反映了0.5的单元尺寸和用三 角形单元划分的规则。

5. 点击return接受划分好的网格并返回automesh面板。 将工作保存为c-channel.ex1.08.hm。

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练习1.9: 使用Automesh面板的Automatic模式
1. 在automesh面板里选择create mesh子面板。 2. 点击surfs并选择by collector。 3. 选中rib1和rib2这两个component collector然后点击select。 4. 将最右边的切换器设置为automatic。 5. 点击mesh自动对所选的曲面划分网格。

将工作保存为c-channel.ex1.09.hm。

练习1.10: 重新划分曲面网格
在这个练习中,重新划分所有曲面上的网格。使用remesh删除所有与曲面关联的单元然 后对模型进行重新划分。 1. 在automesh面板中选择create mesh子面板。 2. 点击surfs并选择all。

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3. 激活reset meshing parameters to:选项。 4. 将左上角的切换器设置为elem size =。 5. 点击elem size =并输入0.25。 6. 将较低位置的开关设为quads。 7. 将最右端的切换器设为automatic。 8. 点击remesh。

9. 点击return退出automesh面板。 将工作保存为c-channel.ex1.10.hm。

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第二章 创建二维网格
在本章中,使用二维单元创建面板创建一个支杆的有限元模型。

练习2.1: 导入IGES数据
导入iges几何数据并指定模板
1. 在files面板上选择import子面板。 2. 点击GEOM旁边的选择器并在弹出菜单上选择iges。 3. 点击绿色的import…按钮进入文件浏览器。 4. 在工作路径中找到文件strut.iges,然后点击Open,读取该文件。 5. 选择template子面板。 6. 点击绿色的load…按钮进入文件浏览器,在optistruct目录下选择optistruct的 模板文件。 选择OptiStruct模板后,就可以在模型中定义OptiStruct特有的一些属性。

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7. 点击return退出files面板。 8. 从永久菜单中进入global面板。 9. 将global element size设为15。 10. 点击return退出global面板。 将工作保存为Strut2.01.hm。

练习2.2: 设置材料属性
这个模型的材料类型是钢。在这个练习中,创建一个材料集(material collector)。 1. 选择collectors面板。 2. 选择create子面板。 3. 将collectors type设为mats。 4. 点击name =并输入steel。 5. 将creation method:设置为card image。 6. 点击card image =并选择MAT1。 7. 点击create/edit。 8. 点击E,点击数据的输入框并输入2.0e5。 9. 点击NU,点击数据的输入框并输入0.30。 10. 点击return。 将工作保存为Strut2.02.hm。

练习2.3: 创建Component Collector
为了简化建模的过程,这个支杆模型需要被分解成三个部分,endA,arm和endB。在这 个练习中,创建三个component collector储存endA、arm和endB中的二维壳单元,另外 创建三个用来储存endA、arm和endB中的三维实体单元。
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为endA创建二维壳单元的component collector
1. 将collector的类型设为comps。 2. 点击name =并输入2D_endA。 3. 将creation method:设为no card image。 在这一章中要创建的壳单元仅仅是为了创建3维实体单元的,它们并不用于分析。因此, 没有必要为这些单元指定OptiStruct的card image。于是可以采用no card image选项。 4. 点击material =并选择steel。 5. 点击color然后从弹出菜单中选择一个颜色。 6. 点击create创建这个component。

为arm创建二维壳单元的component collector
1. 点击name =并输入2D_arm。 2. 将creation method:设为no card image。 3. 点击color然后从弹出菜单中选择一个颜色。 4. 点击create创建这个component。

为endB创建二维壳单元的component collector
1. 点击name =并输入2D_endB。 2. 将creation method:设为no card image。 3. 点击color然后从弹出菜单中选择一个颜色。 4. 点击create创建这个component。

为endA创建三维实体单元的component collector
1. 点击name =并输入3D_endA。

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2. 将creation method: 设为card image =。 3. 点击card image =并选择PSOLID。 4. 点击material =并选择steel。 5. 点击color并从弹出菜单中选择一个颜色。 6. 点击create。 OptiStruct的PSOLID卡中没有可以编辑的区域,所以创建这个collector 时没有必要使用create/edit选项。

为arm创建三维实体单元的component collector
1. 点击name =并输入3D_arm。 2. 将creation method:设为same as。 这个same as选项将下一个要建的component collector的card image设定为与一个先前定 义过的component collector相同。 3. 点击same as =并选择3D_endA。 4. 点击color并从弹出菜单中选择一个颜色。 5. 点击create。

为endB创建三维实体单元的component collector
1. 点击name =并输入3D_endB。 2. 将creation method:设为same as。 3. 点击same as =并选择3D_endA。 4. 点击color并从弹出菜单中选择一个颜色。 5. 点击create。 6. 点击return退出collectors面板。
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将工作保存为strut.2.03.hm。

二维建模
下面的练习显示了如何使用一些二维建模的面板。 首先,使用几何编辑面板,为划分网格准备模型。然后使用spin、ruled、skin和spline 面板来创建壳单元。最后,在进入三维建模练习之前检查并编辑单元。

练习2.4: 编辑几何
在这个练习中,利用line edit面板的功能,用一条线截断另一条线。 1. 在Geom页面上选择line edit面板。 2. 选择split at joint子面板。 3. lines的选择器被激活。选中endA弧端部的那条直线,准备拆分它。 一旦选好这条线,会出现三个顶点,这是这条线上可以被拆分的三个点。选中最靠y轴负 方向的点并在这一点上拆分这条线。参见下面的视图。 一旦指定了顶点,这条线就被拆分了。

4. 点击return退出line edit面板。
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将工作保存为Strut2.04.hm。

练习2.5: 裁剪曲面
1. 在Geom页面上选择surface edit面板。 2. 选择trim with line子面板。 3. 选中要被裁剪的曲面。

4. 点击lines并选中剪裁线。 5. 将sweep trim line设置为normal to surface。 6. 点击tolerance =并输入0.100。 7. 点击trim。 8. 点击return退出surface edit面板。

删除曲面
1. 在Tool页面上选择delete面板或者直接在键盘上按下F2。
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2. 将操作对象选择器设为surfs。 3. 选中那个较小的曲面。 4. 点击delete entity。 5. 点击return退出delete面板。

将工作保存为Strut2.05.hm。

练习2.6: 使用Spin面板
1. 在global面板中点击component =并选择2D_endA,然后return。 2. 在2D页面中选择spin面板。 3. 选择spin geoms子面板。 4. 将操作对象选择器设为line list。 5. 选中穿过这个弧顶端的较短的直线(首先要确认line list被高亮度显示)。

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6. 将方向选择器设定为x axis定义全局的yz平面。 7. 按下F4调用distance面板。 8. 选择two nodes子面板。 9. 分别选中较大的半圆弧的两端的节点作为N1和N2。 在图形窗口中,点击并按住鼠标左键直到一个四边形出现。然后在希望创建节点的线上拖 动这个四边形。当这条线变成高亮度时,放开鼠标左键。此时这条线仍保持高亮度。在这 条线上点击任何地方即可创建一个节点。 10. 点击nodes between =并输入1。 11. 点击nodes between。 12. 点击return退出distance面板并返回到spin面板。 13. 选中弧长中心的临时节点,将其设为base node。 14. 点击angle =并输入180。 15. 点击最右端的开关选中mesh, w/o surf。 16. 点击spin +。 使用右手法则,这一步会将线段绕x轴正方向顺时针旋转扫掠。如果该旋转不正确,点击 abort重新spin。 17. 点击recalc all。 18. 根据下面图中显示的值改变单元密度值。 19. 点击mesh预览生成的网格。 20. 点击return接受这个网格并退出automesh面板。 21. 点击return退出spin面板。 将工作保存为Strut2.06.hm。

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练习2.7: 对曲面划分网格
1. 在global面板中点击component =并选择2D_arm,然后return。 2. 在2D页面上选择automesh面板。 3. 选择create mesh子面板。 4. 将网格划分方法设定为interactive。 5. 将操作对象选择器设为surfs。 6. 选中EndA右边的曲面。 7. 激活reset meshing parameters to选项。 8. 点击elem size =并输入15。 9. 将element type设为quads。 10. 选择单元为current component。 11. 点击mesh。
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12. 根据下图中的数字改变单元密度。 13. 点击mesh预览生成的单元。 14. 点击return接受网格。 15. 点击return退出automesh面板。

将工作保存为Strut2.07.hm。

练习2.8: 使用Ruled面板
设置并保存视图
IGES格式的模型本身不会带有任何视角的设定。在这个练习中,会多次设定和保存视角, 这样做是为了保证对模型的描述与教程中的图像保持一致。 1. 在永久菜单上选择t。 2. 点击thetax =并输入–100.0。 3. 点击thetay =并输入40.0。 4. 点击thetaz =并输入–70.0。
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5. 点击set angles。 6. 点击return退出true view面板。 7. 在永久菜单上选择view。 8. 点击save 1 =。模型当前的位置和方向被保存为view1。 9. 将鼠标移出弹出菜单的边界。

创建一个规则的(ruled)网格
1. 在2D页面中选择ruled面板。 2. 将上面的操作对象选择器类型设为line list。 3. 选中已经生成网格的曲面的边界线。 4. 将下面的操作对象选择器类型设为line list。 5. 选中arm上的下一条线。 6. 选择mesh, w/o surf。 7. 激活auto reverse选项。 8. 点击create。 9. 点击element size =并输入15.0。 10. 点击recall all。 11. 根据下图中的数字改变单元密度。 12. 点击mesh预览单元。 13. 点击return退出automesh子面板。 14. 点击return退出ruled面板。

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将工作保存为strut.2.08.hm。

练习2.9: 使用Skin面板
1. 在2D页面上选择skin面板。 2. 当line list被高亮度显示后,选择下图中的7条线来定义要用skin方法划分网格的曲面。

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3. 选择mesh, w/o surf。 4. 切换到auto reverse选项。 5. 点击create。 6. 点击element size =并输入15.0。 7. 点击recalc all。 8. 根据下页图中的数字改变单元密度。 9. 点击mesh预览生成的单元。 10. 点击return退出automesh子面板。 11. 点击return退出skin面板。 将工作保存为strut.2.09.hm。

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练习2.10: 使用Spline面板
在这个练习中使用spline来创建网格。Spline功能可以在任何由一系列线组成的封闭区域 中创建一个曲面和(或者)网格。

设置并保存视图
1. 在永久菜单中选择t。 2. 点击thetax =并输入–80。 3. 点击thetay =并输入0。 4. 点击thetaz =并输入–10。 5. 点击set angles。 6. 点击return退出true view面板。 7. 在永久菜单上选择view。 8. 点击save 2 =。 9. 将鼠标移出弹出菜单的边界。

创建网格
1. 在2D页面上选择spline面板。 2. 将操作对象类型设为lines,选定arm上还没有划分网格的区域周围的所有四条线。 即使这些线超出了希望划分网格的区域,也只有这些线封闭围成的区域才会被划分网格。 因此没有必要在划分网格之前将这些线进行拆分。 3. 选择mesh, w/o surface选项。 4. 点击create。

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5. 点击elem density =并输入3。 6. 点击set all to。 7. 点击mesh预览单元。 8. 连续点击return接受网格并退出automesh面板,然后返回到spline面板。

对end B划分网格
1. 在global面板上将当前的component collector设为2D_endB,然后返回spline面板。 5. 将操作对象类型设为lines,选择包围下图中的区域的四条线。 3. 选择mesh keep surf选项。 4. 点击create。 会出现一个确认框提示说所选的线是共面的。点击Yes。 5. 根据上页图中的数字改变单元密度。 6. 点击mesh。 7. 点击return接受网格并退出automesh面板。

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8. 点击return退出spline面板。 将工作保存为strut.2.10.hm。

练习2.11: 检查单元和模型
在这个练习中,检查单元质量以及壳单元的连续性。

检查壳单元的Jacobian指标
1. 在永久菜单上选择view面板并点击restore1。 2. 在Tool页面上选择check elems面板。 3. 选择2-D子面板。 4. 选择assign plot选项。 5. 点击jacobian。 图形区中显示关于单元Jacobian值的云图。单元的颜色对应于其Jacobian值。可以通过点 击输入框并输入数值来改变默认的门槛值。 6. 点击return。

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7. 在Tool页面中选择edges面板。 8. 点击comps并从component collector的列表中选择2D_endA,2D_arm和2D_endB。 9. 点击select。 10. 点击find edges。 11. 在宏菜单上点击geom off按钮关闭几何的显示。 12. 在永久菜单上选择display。 13. 关闭除了^edges这个component collector以外的所有单元。 在edges面板中沿着所选的壳单元的所有自由边生成1维单元。 这些单元被放在^edges这 个component collector中,由它们可以识别出任何壳单元网格中的缝隙。 任何名称前面有^的 component collector 在输出时都不会被写入求解器的输 入文件。 14. 点击return。 15. 点击preview equivalence预览那些要被替代的节点。 适当地增加容差值,保证在下页图中显示的所有节点都被识别出来。 16. 选中正确的节点后,点击equivalence。 17. 点击delete edges。 18. 在永久菜单中Permanent Menu选择display面板。 19. 将所有单元的显示打开。 20. 连续点击return返回主面板。 将工作保存为Strut2.11.hm。

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练习2.12: 拆分(split)单元
在这个练习中, 使用split子面板来重新定义一部分网格。 有四种方法来拆分单元, 如下图。

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拆分模型单元
1. 在1D、2D或者3D页面上选择edit element面板。 2. 选择split子面板。 3. 将操作对象选择器设为elems。 4. 点击split。HyperMesh提示使用上述四种方法之一建立一条线来拆分这些单元。 5. 在end A中建立一条线,如下图所示(分解成两个四边形的方法)。

6. 点击split elements。拆分后的结果如下页图所示。 7. 点击return。 将工作保存为Strut2.12.hm。

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练习2.13: 检查单元法线方向
设置视图
1. 在永久菜单上选择t。 2. 点击thetax =并输入–120。 3. 点击thetay =并输入10。 4. 点击thetaz =并输入–50。 5. 点击set angles。 6. 点击return退出true view面板。 7. 在永久菜单中点击view。 8. 点击Save 3 =。 9. 将鼠标移出弹出菜单的范围。弹出菜单会自动关闭。

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检查法线方向
1. 在Tool页面上选择normals面板。 2. 选择elements子面板。 3. 将操作对象选择器设置为elems。 4. 点击elems并选择displayed。 5. 点击display normals。 图形区中会显示出表示单元法线方向的箭头。因为在建立网格时采用了不同的方法,所有 单元的法线并不在相同方向上。 6. 要调整法线方向,在orientation的下面点击黄色的elem框,然后选择一个法线方向指 向外侧的单元。然后点击adjust normals来调整单元的法线方向。

将工作保存为Strut2.13.hm。

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第三章 创建三维网格
首先确认调用了文件Strut2.13.hm。

练习3.1: 使用Linear Solid面板
linear solid面板在两个相似的曲面网格之间创建六面体或者五面体的实体网格。 每一个曲 面网格中的单元必须有相同的个数和相同的排列(例如:相同的行数和列数),但是单元 的大小和形状可以不同。

创建另一层壳单元
1. 在Tool页面中选择translate面板。 2. 将操作对象选择器设为elems。 3. 点击elems并选择by collector。 4. 选择2D_endA这个component collector并点击select。 5. 点击elems并选择save。 将所选择的单元保存在一个缓存中,这样可以在以后使用这些单元。 6. 点击elems并选择duplicate。 7. 点击original comp将被选择的单元复制到2D_endA中。 8. 将操作对象选择器设为x axis。 9. 切换到magnitude =并输入48.0。 10. 选择translate -。 11. 选择return退出translate面板。

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用linear solid面板来创建实体单元
1. 在global面板中将当前的component collector设为3D_endA。 2. 在永久菜单中点击view,并选择restore3。 3. 在3D页面中选择linear solid。 4. 在from:下点击elems,然后选择retrieve。 这一步从缓存区中将前面练习中保存的单元提取出来。 5. 在to:下点击elems,然后从前面平移出来的2D_endA中选择一个单元。 6. 在to:下点击elems并选择by attached。 7. 在上面的方向选择器alignment:的下面,根据下一页的图指定N1、N2和N3。 8. 在下面的方向选择器alignment:的下面,根据下一页的图指定N1、N2和N3。 9. 切换到distribute layers选项,创建平均分配的实体层。 10. 点击density =并输入3。 11. 点击solids创建实体单元。 12. 点击return退出linear solid面板。 将工作保存为strut.3.01.hm。

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练习3.2: 使用Solid Map面板
solid map面板首先将现有的二维有限元网格拉伸出来,然后将拉伸出来的网格映射生成 实体单元网格。要生成一个实体网格,必须定义一个体积,选择用来拉伸的壳网格,并且 在拉伸网格时提供要创建的单元的数目。如果需要,还可以提供一个偏置量。 1. 在global面板中将当前的component collector设置为3D_endB。 2. 在永久菜单中点击view,然后选择restore3。 3. 在macro面板上的Display:里,点击geom on。 4. 在3D页面里选择solid map面板。 5. 选择end only子面板。 6. 将source:下的操作对象选择器设置为surf。 7. 选择2D_endB这个component中的单元所在的曲面。 8. 然后将end:后面的操作对象选择器设为lines。

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9. 选择与作为source的曲面平行的四条线。 10. 在elems to drag:下点击elems然后选择by collector。 11. 选择2D_endB然后点击select。 12. 点击density =并输入6。 13. 点击mesh。 14. 点击return退出solid map面板。 将工作保存为strut.3.02.hm。

练习3.3: 使用Element Offset面板
在elem offset面板中,用户可以在一个面网格或者壳单元上运用offset功能来创建并修改 单元。Offset的方向由单元的法线方向决定。 1. 在global面板中将当前component collector设为3D_arm。 2. 在3D页面上选择elem offset面板。 3. 选择solid layers子面板。

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4. 选择elems然后用by collector的选择方法选中2D_arm中的单元。 5. 点击numbers of layers =并输入3。 6. 点击initial offset =并输入0.0。 7. 点击total thickness =并输入48.0。 8. 点击offset +。

Offset功能在单元的法线方向上生成网格。当你点击offset +后,如果发 现方向不对,点击reject取消操作,然后点击offset -。

9. 点击return退出elem offset面板。

清理模型
1. 在Tool页面上选择delete面板。 2. 将操作对象选择器类型设置为comps。 3. 选择2D_endA、2D_arm、2D_endB和lvl5这4个component。 4. 点击select。

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5. 点击delete entity删除所有壳单元和几何。 6. 点击return退出delete面板。 将工作保存为strut.3.03.hm。

练习3.4: 检查单元的连续性
在edges面板中可以检查壳单元的连续性问题,与之相类似,在faces面板中可以检查并 纠正实体单元的连续性问题。一个实体单元的任何面(face)如果不是其相邻的实体单元的 共享面,这个面就会被识别出来,并在这个面上生成一个二维单元,所有这些二维单元都 被放入一个名称为^faces的component中。 1. 在Tool页面中选择faces面板。 2. 选择3D_endA、3D-arm和3D_endB这三个包含体单元的component。 3. 点击find faces。 4. 使用disp面板来控制显示,现在只显示^faces中的单元。 5. 使用vis面板来控制显示,现在尝试用hidden line with mesh lines模式来显示^faces 中的单元。 Disp和vis面板是HyperMesh中唯一的两个不能用键盘上的功能键来中断的 面板。要使用功能键来调用其他面板之前必须先退出这两个面板。 6. 按下F1调用hidden line面板。 7. 点击fill plot。 8. 选择cutting子面板。 9. 激活xy plane和trim planes。 10. 在图形区中选中这个平面,用鼠标将这个平面沿着模型拖动,这样可以观察模型内部 的面。 在end和arm的交界面上可以看到模型内部的face单元。 这表示在这些位置上存在着单元不 连续的情况。 11. 点击return。
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12. 点击delete faces。 13. 使用disp面板控制显示,现在显示所有单元。 14. 使用vis面板将3D_endA这个component的单元显示为transparent,然后将 3D_endB这个component的单元显示为hidden line with mesh lines。 15. 点击preview equiv。 16. 调整tolerance =,找出所有24个重节点。 将容差适当地增加一点,可以识别出交界面上的所有重节点。如果同时还 找到了任何其他重节点,则执行合并重节点的操作会破坏那些单元。 17. 点击equivalence。 这些重节点会被合并到节点号较小的节点的位置上。 18. 使用vis面板控制显示, 将所有component的单元显示为hidden line with mesh lines 模式。 将工作保存为Strut3.04.hm。

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练习3.5: 映射(reflecting)单元
reflect面板的功能是利用模型的对称性将一组单元以镜像的方式进行映射。在这个练习中 可以将已经生成的单元复制,然后映射到x-y平面的另一侧来完成整个模型。 1. 在Tool页面中选择reflect面板。 2. 使用view菜单将视图设为iso1。 3. 将操作对象选择器设置为elems。 4. 点击elems。 5. 选择所有的实体单元。 6. 再次点击elems。 7. 选择duplicate。 切记只使用一次duplicate功能! 即使屏幕中没有发生任何变化, 选中的所有单 元已经被复制了。 如果又复制了一次, 单元数量会加倍, 这样当合并节点时, 这些单元会被破坏。 8. 将被复制的单元放到original comp中。 9. 将方向选择器设为z-axis来指定映射的平面。 10. 选择模型上平直的一面(x-y平面)上的任何一个节点作为映射单元的初始点。 11. 点击reflect。 12. 点击return。

检查连续性
重复执行与练习3.4中相同的步骤,沿着模型的中缝检查单元的连续性。记住在透明显示 模式下做这些工作。 1. 在tool页面上选择faces面板。

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2. 点击comps并选择all。 3. 使用vis面板将所有单元用透明模式显示。 4. 预览然后合并节点。 可以根据需要增加容差。1.0的容差应该足够了。 5. 一旦交界面上的所有节点都被识别来,点击equivalence. 将工作保存为Strut3.05.hm。

练习3.6: 创建Load Collector
1. 选择collectors面板。 2. 将collector type设为loadcols。 3. 点击name =并输入pressures。 4. 将creation method:设为no card image。

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5. 点击color并选择一个颜色。 6. 点击create。 7. 点击name =并输入constraints。 8. 点击color并选择一个颜色。 9. 点击create。 将工作保存为Strut3.06.hm。

练习3.7: 创建分布压力
在这个练习中,孤立出一小部分单元然后创建分布压力。 1. 使用view面板选择front视图。 2. 将end A放大。 3. 在global面板上点击loadcol =,然后选择pressures。 4. 在BC’s页面上选择pressures面板。 5. 按下F5键调用mask面板。 6. 将操作对象选择器设置为elems。

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7. 点击elems然后选择by window。 8. 参照上页的图画一个窗口。 9. 选择exterior选项。 10. 点击select entities。 11. 点击mask。 12. 点击return返回pressures面板。

13. 点击view并选择iso1视角。 14. 点击elems并选择displayed。 15. 点击magnitude =并输入10,000。 16. 将上面的切换键设为uniform size选项。 17. 点击uniform size =并输入10。 18. 点击切换键设置为nodes on face选项并选中上图中显示的节点。
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19. 点击create。 20. 点击return。创建的分布压力见下图。

21. 在Tool页面上选择mask面板。 22. 点击unmask all。 23. 点击return退出mask面板。 将工作保存为Strut3.07.hm。

练习3.8: 创建约束
1. 在global面板中点击load col =,然后输入constraints。 2. 在BC’s页面中选择constraints面板。 3. 点击view并选择right。 4. 选中end B的孔的内表面的所有节点。 5. 点击size =并输入5。

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6. 激活dof1-dof3三个自由度。 7. 将这些自由度的值设为0.00。 8. 点击create。 9. 点击return退出constraint面板。

将工作保存为Strut3.8.hm。

练习3.9: 创建载荷步(Load Step)
1. 在BC’c页面中选择load steps面板。 2. 点击name =并输入initial_load。 3. 点击loadcols并选择pressures和constraints这两个载荷集。 4. 点击select。 5. 点击create。 6. 点击return退出load steps面板。
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练习3.10: 创建输出请求的Control Card
OptiStruct求解器可以提供多种常用的结果输出格式,例如HyperMesh的二进制结果文件 (.res),NASTRAN的.pch和.OP2文件,以及Altair的H3D文件。默认的输出文件格式为 HyperMesh的二进制文件(.res)。 使用FORMAT的control card可以定义结果文件的输出。可以同时要求多种格式的输出。 在这个练习中,可以要求增加第二种格式——Altair H3D格式的输出。这样OptiStruct求解 器会将所有的仿真结果输出一个H3D文件。此外,用户还会得到一个HTML格式的报告, 该报告可以包含嵌入式的HyperView Player。 1. 在BCs页面中选择control cards面板。 2. 选择FORMAT的control card。 3. 在主面板上为number_of_formats输入数值2。 这一步会在card image预览中创建一个额外的FORMAT行。 4. 点击HM按钮。 会弹出一个菜单,上面显示了可用的输出格式的列表。如果需要了解更详细的信息,请参 考在线帮助的OptiStruct /Data Formats / I/O Options部分。 5. 选择HYPER或者H3D选项。 6. 点击return返回BCs页面的主菜单。

练习3.11: 写入分析的输入文件
1. 选择files面板。 2. 选择export子面板。 3. 如果在template =中还没有指定optistruct,双击它并在输入框中指定。 4. 点击file name =并输入一个作为分析的输入代码文件(必须用.fem作为其扩展名)。 5. 点击write。

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练习3.12: 运行OptiStruct求解器
1. 在BC’s页面上选择solver。 2. 选择OptiStruct求解器。 3. 点击input file =并选择刚刚生成的OptiStruct输入文件。 4. 点击solve。

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第四章 后处理
这一章介绍如何观察一个模型的分析结果。Contour、deformed和transient这三个面板 被用来观察应力和位移。Titles面板用来标记图像。在X-Y plotting模式中,可以交互地为 模型中选定的节点创建一个二维的位移-时间图。 将图形驱动器设置为performance模式才能进行下面的练习。

分析结果
所有的后处理面板都位于主菜单的Post页面上。其中contour面板允许观看模型分析结果 的图像。可以使用legend子面板来改变图的颜色和图例中的最大和最小值。 在files面板中的results子面板上,需要在results file =的输入框里输入一 个结果文件。

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练习4.1: 应用可视化工具
这个练习演示如何使用contour面板。 首先在files面板中载入结果文件。 被载入HM的模型 和结果文件必须要有相同的节点和单元编号,否则结果是没有意义的。

载入结果文件
1. 在results子面板上点击results file =,然后输入STRUT.res。

生成云图
1. 在Post页面上选择contour面板。 2. 选择params子面板。 3. 点击simulation =并选择initial load。 4. 点击data type =并选择VonMises。 5. 激活min/max titles。 6. 点击contour。 实体模型的颜色值取决于所选的数据类型。Contour可以在节点的值之间进行平滑过渡。

改变图例
1. 选择legend子面板。 在其上设置图例的范围。 2. 点击上面的切换器将其设为maximum =选项并输入10,000。 3. 点击contour。 所有应力值大于或等于10,000的实体单元都被显示为红色。 4. 点击下面的切换器将其设为minimum选项。 5. 点击contour。

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改变切平面
1. 选择cutting子面板。 这个面板可以控制最多三个切平面。 这些平面可以使用鼠标来交互地平移。 2. 激活xz plane和trim planes。 有可能需要选择reverse才能看到被渲染的平面,这取决于视角。 3. 将鼠标指针移到这个渲染平面上。 4. 按住鼠标左键并拖动鼠标可以将该平面在模型上进行平移。 5. 关闭cutting子面板中的所有选项。

观看等值曲面(isosurface)
1. 选择isosurface子面板。 在isosurface子面板中,可以察看等值曲面。这样可以在一个完全交互的环境中将高应力 区进行可视化。 2. 切换到legend based选项。 3. 激活show。 这个特征会创建7个单独的等值曲面,每一个对应于图例中的一个区。 4. 切换到value based选项。 这个特征会创建一个基于给定数值的等值曲面。 5. 点击图例中的箭头并将其拖动,这样就可以交互地改变这个等值曲面。 6. 关闭isosurfs。

练习4.2: 使用Deformed面板
deformed面板的功能是用变形动画的形式来显示模型的分析结果。这个面板可以在未变 形视图的基础上看到变形后的模型。还可以使用scale factor选项来放大变形量。同时, 还可以显示结果的线性和模态的动画并在动画播放过程中使用切平面和等值曲面。

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这个练习演示了如何显示模型的变形视图。 1. 在Post页面上选择deformed面板。 2. 点击simulation =并选择initial_load。 3. 点击data type =并选择displacement。 4. 点击view并选择bottom。 5. 点击deform。 6. 点击frames =并输入10。 7. 点击linear。 这一步用线性模式显示位移并使用动画控制创建一个AVI文件。 8. 点击create replay。 这一步创建了一个重复播放文件,该文件可以在replay面板中重复播放。文件名为 replay#.rpl。 9. 点击return。 10. 点击data type =并选择Von Mises。 11. 点击linear。 12. 点击create replay。 这一步创建另一个重复播放文件,其中包含位移的动画和Von Mises应力的云图。 13. 点击create H3D。 这一步创建了一个Hyper3D文件,它可以在HyperView Player中观看。 14. 点击return退出animation面板。 15. 点击return退出deformed面板。

练习4.3: 观看Replay文件
在replay面板中,可以观看一个或者同时观看两个HyperMesh的replay文件。当重复播放 这些文件时,可以使用标准视图控件来控制视图。
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1. 在Post页面中选择replay面板。 2. 双击顶端的file =并选择replay0.rpl。 3. 双击顶端的file =并选择replay1.rpl。 4. 点击replay自动播放动画文件。 这个replay模式允许同时显示和控制两个不同的结果类型。在重复播放这些文件时,可以 使用视图操纵控件来旋转视图和进行缩放。也可以单独地控制模型。 5. 点击return退出replay面板。

练习4.4: 察看HTML结果报告
如果要求OptiStruct求解器输出H3D格式的结果文件,则OptiStruct同时会创建一个超文本 语言(HTML)格式的报告。这个报告除了总结分析的过程以外,它还提供了一个链接可 以启动HyperView Player的浏览器插件,这样可以交互地察看计算结果。 1. 将HyperMesh窗口最小化。 2. 使用视窗浏览器浏览您的工作目录。 3. 找到文件strut.html,双击该文件。
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4. 预览problem summary部分。 5. 在Results summary部分,点击链接在另一个浏览器窗口中启动HyperView Player。 6. 在新窗口中,在Simulation下面选择Subcase 1 – pressure。 7. 在results下面选择Displacement或者Von Mises Stresses。 8. 点击Display按钮将需要的结果载入到HyperView Player中。

HyperView Player display of stress analysis results

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使用HyperView player可以在一个网络浏览器窗口中察看分析结果。可以对结果的三维模 型进行旋转、平移或缩放等操作,而操作方式与在HyperMesh中完全一样。如果需要了解 有关HyperView Player的详细信息, 在HyperView Player窗口上点击Altair公司的商标, 然 后选择Help。

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第五章 HyperView简介

本章介绍HyperView的界面,并带您了解其基本功能。本章包含以下内容: 1. HyperView的界面 2. 下拉菜单功能 3. 用户定义函数和功能 4. 鼠标的使用 5. 页面和视窗控制功能的使用 6. view选项和控件的使用 以上内容的演示使用了一个进程的脚本文件,该文件包含多个页面和窗口,在不同的窗口 中显示不同的数据类型。

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HyperView的屏幕显示
下图显示了HyperView启动时的初始窗口。该窗口分为下列区域:菜单栏(Menu Bar) 包含windows风格的下拉菜单,可以通过它进入HyperView所有的功能和面板;图形显示 区(Graphics Display Area)显示模型、数据图和动画;在工具栏(Tool Bar)的左边 是视窗模式选择器(Window Mode Selector),可以从四种窗口类型中选择一种显示风 格; 其余的控件用来调用所选的客户端中可以使用的多种工具; 面板菜单区 (Panel Menu Area)显示每一个客户端的不同工具选项;视角控件(View Controls)包含控制显示方 向的工具; 页面和窗口控件 (Page and Window Controls) 用来控制页面和窗口的布局; 状态栏(Status Bar)显示当前的模拟工况以及模型的统计数据。

接下来的部分详细介绍HyperView窗口的每一个区域。 HyperView环境包括四种视窗显示模式。可以从选择器的列表中选择希望使用的显示模 式。每一种视窗模式都对应于从多种来源得到的不同的工程数据类型。以下是四种视窗类 型的介绍,同时还介绍了每一种类型可以处理的文件:

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Animation:

XY Plotting:

显示CAE模型以及有限元、运动学和多体分析的结果信息,这些信 息来自HyperView所支持的CAE求解器。通过编译器处理,其他求 解器格式的信息可以被转换成Altair压缩的H3D格式,从而为 HyperView所支持。 一个强大的数据分析工具,它与多种主流的文件格式都有接口。其 经过验证的数学计算工具可以处理数据量大的复杂数学表达式。 Altair公司的Templex文本和数字处理器可以用来处理高级的标识和 字符。 显示数字影像数据、CAE模型和XY曲线图,可以实现同步放映。支 持AVI、BMP、TIFF和JPEG等文件格式。 通过它可以在HyperView环境中直接察看和编辑文本文件。Altair的 Templex语言可以用来嵌入数学工具。

Video:

Text:

一个HyperView进程可以组合多个页面。每一个页面可以包含一个或多个窗口,其中每个 窗口包含一种类型的数据。多窗口的进程可以显示所有四种视窗类型。

练习5.1: 打开一个HyperView进程文件
本练习讨论打开一个HyperView进程文件(.mvw)的过程。这个进程文件包括页面和窗口的 布局、数据文件的位置以及进程中的显示。 1. 在屏幕顶端的菜单栏点击File。 2. 从下拉菜单中选择Open…。 3. 从文件浏览器中选择impact目录下的文件frontal_crash.mvw。 4. 点击Open。 如果弹出信息窗口提示,则需要察看提示信息或者点击Close。 这个进程文件包含了一个单页面,其中有三个窗口。左上角的动画窗口包含了一个 MADYMO的多体系统仿真过程,模拟了一个发生碰撞事故的车辆驾驶员。左下角的视频 窗口包含碰撞事故的数字影像。 右边的XY绘图窗口包含在MADYMO中的一些component 的加速度—时间的曲线。 整个页面如下页图所示:

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HyperView菜单
HyperView顶部的菜单栏中包含了PC风格的下拉菜单。 顶端的菜单选项会根据当前激活的 窗口类型不同而变化。 在页面上点击不同的窗口就可以观察每一种窗口类型对应的菜单选 项。当一个窗口被激活时,其周围会出现蓝色边界,而且菜单栏上会显示与其相对应的选 项。 有一些菜单是所有窗口类型所共有的(File、Edit View、Page、Study和Help): File 执行HyperView进程中涉及的文件操作。例如打开和保存进程文件、自 定义设置、输出曲线和动画数据、打印功能等。 进程文件被用于保存完整的HyperView进程——所有的页面和窗口布局。可 以使用工具栏(tool bar)上的文件功能为单个窗口载入数据文件。 Edit View 对窗口和页面的剪切或者粘贴操作。 视图选项,可以影响HyperView进程的总体布局。打开或关闭常用组件 的显示,例如屏幕底部的状态栏、全屏显示、进程浏览器、大图标显示 模式、动画工具栏或者将激活窗口最大化等。
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Page

页面功能可以控制窗口的布局、 在页面中的循环、 标题显示和动画控件。 在工具栏的右边也有同样的页面功能。 Study菜单被用于启动Altair的HyperStudy,一个基于实验设计(DOE) 的参数化和优化的研究工具。 启动在线帮助并察看信息日志。

Study

Help

对应于窗口的特殊功能菜单被设置在工具栏(Tool bar)的左边。下面简单介绍对应于每 一种窗口类型的功能菜单。

动画窗口的功能菜单
Graphics 动画窗口的所有面板和功能都位于这里以及工具栏的左边。此外,当前 的模型属性可以被用来察看统计数据和一般的模型信息。 启动自定义界面,生成报告模板,创建自定义的Templex函数和控制动 画窗口选项。

Tools

绘图窗口的功能菜单
Plot Curve Tools 该选项控制绘图窗口的面貌,例如标题和脚注、背景颜色、图例和注释。 该选项控制单个的数据曲线,例如曲线属性、比例等。 曲线数据的统计和报告功能。

视频和文本编辑器窗口的功能菜单
视频和文本编辑器窗口各自都有一个功能菜单。 Video 控制视频窗口的外貌,例如标题和脚注,创建注释和量度,或者激活电 影胶片的放映模式。 Text Editor 查找文本,控制文本属性或者编辑文本。

练习5.2: 放映动画
这个练习演示如何使用Animation window的多种功能控制动画的重放。 在练习过程中的任何时刻, 都可以使用工具栏右边的动画控制按钮
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来开始或者停止

动画的播放。

使用动画放映的迷你工具栏
HyperView的动画迷你工具栏是一个浮动控制面板。它包含很多控件,可以启动和停止动 画播放、调整速度、设置开始点和停止点、打开或关闭不同的图形功能等。在图形处于全 屏显示模式时,这个工具栏非常有用。 1. 在窗口顶端的视图(View)的下拉菜单里,选择Full Screen选项。 这一步将当前激活状态的页面设为在全屏显示。 2. 使用视图下拉菜单选择Animation Minibar。

可以将这个迷你工具栏放在屏幕的任何位置。 是用鼠标指针点中迷你工具栏左边的竖直杠 然后就可以将其拖动到需要的位置。

3. 在迷你工具栏上点击

开始播放动画。

4. 通过点击迷你工具栏左边的上下箭头可以调整动画播放的速度。 5. 如果需要观察每一帧的图像, 停止播放, 然后点击右边的箭头来向前看下一帧, 也可以 点击左边的箭头来看前一帧。 6. 使用水平的滑块来手动地放映动画。 7. 如果需要限制动画的回放的范围, 可以使用滑块上面和下面的绿色和红色三角形来设定 动画回放的起始点和终止点。 8. 从View菜单中再次选择Animation minibar选项可以隐藏这个迷你菜单。 9. 从View菜单中关闭Full screen模式,恢复在视图中面板的显示。

使用动画控制面板
动画控制面板用来控制动画播放的开始和结束点,也可以用来控制动画播放的速度。

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1. 点击按钮

进入动画播放的控制面板。

2. 在动画播放过程中,使用面板左边的调节滑块来控制动画播放的速度。 3. 点击工具栏上的按钮 停止动画播放。

4. 使用最上面的水平滑块(当前时间:)来手动地控制动画播放。 中间和最下面的水平滑块分别用于控制动画播放的开始和结束点。 可以用它们来缩短动画 播放的时间。 可以改变动画增量控件来在动画播放过程中跳过一些帧。如果设定为1,表示会重放每一 帧;如果设定为2,表示每隔一帧播放一帧。

练习5.3: 使用视图控件
这个练习解释在View controls面板上各种操作按钮的使用,例如旋转、平移和缩放。其 中许多操作还被用于绘图。

1. 点击View controls面板右边的浅绿色竖条可以隐藏或打开该面板。 2. 在View Controls面板上按下Frt可以从前视角观看模型。

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使用旋转控件
1. 在view controls面板上的六个箭头按钮可以用来逐步地旋转模型。其中向上和向下、 向左和向右这两对按钮用来将模型绕屏幕的水平轴或竖直轴来旋转。 而另外两个弯曲的箭 头用来将模型在屏幕所在平面上顺时针或逆时针旋转。 2. 这些箭头按钮中间的数字表示旋转变量的度数。当前为15度。 3. 尝试使用每一个箭头按钮,观察模型是如何旋转的。每点击一次箭头,模型旋转15度。 4. 点击箭头中间的数字,将其数值改为45。 5. 再次尝试每一个箭头按钮,现在每点击一次箭头,模型旋转45度。 6. 将旋转增量改回15度。 记住CTRL键与鼠标左键可以完成全方位旋转的动作。

使用缩放控件
放大镜和fit按钮用来放大或缩小模型。 标有正号的放大镜 大镜 可以将模型缩小。 将模型放大, 标有负号的放

对缩放因子的设定是在菜单栏中的Tools / Options / View中。 放大镜下面的Fit按钮用来将模型在屏幕上全屏放置。 Fit All Frames按钮会考虑到模型在动画播放时的位移,并自动调整比例保证在播放过程 中可以看到模型的整体位移。当模型的变形非常大时,例如运动模型的跌落实验,这个工 具非常有用。 另一个控制缩放的方法是使用CTRL键和鼠标中键的组合来划分缩放窗口。

视角的预设定和保存
View presets控件被用来在总体坐标系下设置一个特殊的模型方向。 Top视角可以察看X-Y平面方向上的模型,视角的位置在Z轴的正方向。Frt(前)视角从X 轴正方向察看模型。而Lft(左)按钮从Y轴的正方向。
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这三个视角还可以反向观看来获得从底部、右方和后方的视角,这些操作要用到 者 这两个按钮。



view memories控件提供了保存和调用特定视角的功能。

察看模型显示特性
HyperView为模型的显示提供了大量的控件。可以为单个的component设定显示属性。要 察看这些选项,需要清除当前的进程文件并载入一个H3D模型。 H3D文件是从有限元求解器得到的包含模型和结果数据的压缩格式文件。 这种文件可以使 用HyperMesh的结果编译器利用-h3d选项来生成,也可以直接从OptiStruct中,或者在 HyperMesh的后处理面板Contour、Deformed、Hidden Line和Transient中创建。可以 在HyperView和HyperViewPlayer中察看这些H3D文件。

练习5.4: 清除HyperView进程并读取新的进程文件
现在练习打开H3D模型文件并察看不同的模型显示属性。 1. 从File菜单中选择New。在提示清除以前进程的对话框中点击Yes。 2. 从工具栏中选择Load model 。

3. 选中Load Model选项旁边的复选框将其激活。 4. 不要选中Load results选项。 当前要载入的模型只包含几何信息。 如果激活了loads results选项, 在读取文件的过程中 会出现一个警告信息,提示说在读取结果时出现了问题。 5. 点击Load model 菜单上的文件按钮,然后选择文件夹H3D_files 中的文件 NEON_FRONT.h3d

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6. 在文件浏览器窗口中点击Open,然后在动画窗口的文件面板中点击Apply。 7. 如果弹出一个警告信息说:当前HyperView进程中的模型会被删除。点击OK即可。

练习5.5: 调整显示特性
现在练习改变模型的显示特性以满足多种不同的需求和爱好。在显示模型时,可以设定很 多特性,例如模型颜色、网格线、阴影模式、透明和操作对象显示选项等。

1. 在工具栏上点击Entity attributes按钮——



Entity attributes面板控制模型的显示特性。面板的左边包含了操作对象的列表和选择按 钮,可以用来在模型中选择component。面板的其余部分包含了操作对象的显示选项,包 括显示模式和颜色/材料选项。 2. 在图形窗口中直接点击罩子来选中模型的这一component。 选好后它会高亮显示, 在操 作对象的列表树中其名称也会高亮显示。 3. 点击Display: off。 这个罩子的显示被关闭了,它下面的支撑结构显露出来。 4. 点击Display: on再次显示罩子。

可视化模式和显示选项
可以为模型中的每一个component独立设置可视化和阴影模式。 三组控件都可以被独立应 用,这样就可以对线条、阴影和光学选项进行组合。

线条显示选项

网格线 特征线

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自由边 无线条 阴影显示选项 阴影 线框 光学选项 不透明 透明 5. 从component的列表树中, 或者在模型中选择一些component。 当它们被选中后, 其名 称上会出现黑色线框。 6. 选择透明模式。 7. 选择网格线选项。 8. 在component列表中点击none完成对显示属性的修改。

使用"auto apply" 选项
在默认模式下,需要先选择一个component,然后为其施加一个显示选项。而在使用auto apply模式时,这个过程就倒过来了。它会自动将选择好的显示选项应用到所有选定的 component上。注意一次只能改变一个显示选项。 9. 选中auto apply。 10. 选择display off模式。 11. 在模型中点击一些component。 当component被选好后,其显示被关闭了。 12. 选择display on。 13. 从component的列表中点击all。 所有的component的显示都被打开。

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14. 选择无线条的显示模式。 15. 从component列表中点击all。 16. 选择不透明的显示模式。 17. 从component列表中点击all。 这一步将整个模型的显示变为阴影模式和无线条的显示模式。 18. 去掉对auto apply的选择。

改变component的颜色和材料属性
与显示选项一样,颜色和材料属性也要先选定component,然后再将这些属性应用到它们 上。 19. 从component列表中点击all。 20. 从调色板中选择一个颜色。 所有的component现在都用所选的颜色显示。 21. 在图形窗口上点击选择前面的保险杠。 22. 从材料列表中选择tire,如果必要可以使用下拉滚动条或者箭头来拖动列表。 23. 直接在模型上选择挡风玻璃和边窗。 24. 选择glass材料。 可以使用property按钮来编辑现有的材料属性,或者使用add按钮创建新的材料。还可以 在自定义文件里定义和保存这个材料列表。如果需要这方面的详细信息,请参考在线帮助 的HyperView / Motion Script Reference。

练习5.6: 使用Perspective面板
使用Perspective面板可以通过远景方式察看模型。 。 1. 点击perspective按钮 它可以在深度方向上调整模型的视图。 2. 选择选项use perspective view。

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3. 调整Magnitude of the perspective并旋转模型来察看效果。

小结
在本章中,练习使用了HyperView的界面。使用了一个进程文件来演示不同窗口的工具选 项,以及动画播放控件和进程选项。 接着将一个模型文件载入动画播放窗口,演示了对操作对象属性的设置。最后,演示了远 景视图。

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第六章 生成H3D文件并在HyperView中 对模态分析的结果进行后处理
H3D是可以包含有限元模型数据和分析结果的压缩文件格式。H3D文件的创建有多种方 式,例如从HyperMesh的后处理面板中、从HyperMesh的结果编译器中、或者直接从 OptiStruct计算中。 在本章中,练习使用三种不同的生成H3D文件的方式,然后使用HyperView和HyperView Player进行后处理。

练习6.1: 直接从OptiStruct中生成H3D文件
在这个练习中,使用HyperMesh设置一个control card来要求OptiStruct求解器直接生成 H3D文件和一个NASTRAN的.op2格式的结果文件。 在接下来的练习中,学习如何使用hmnasto2的结果编译器将.op2文件编译成H3D文件。

将有限元模型导入HyperMesh
1. 启动HyperMesh。 2. 在Geom页面上选择Files面板。 3. 选择import 子面板。 4. 点击FE旁边的选择开关并从弹出菜单中点击OPTISTRUCT。 5. 点击import…按钮进入文件浏览器。 6. 找到并打开文件rotor.fem。 7. 点击return返回Geom页面。 8. 点击user prof…按钮,进入用户界面的选择窗口。 9. 从下拉列表中选择OptiStruct,然后点击OK载入OptiStruct的用户界面。
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OptiStruct的用户界面会载入OptiStruct的输出模板和一个OptiStruct特有的宏页面。此外, OptiStruct中不使用的面板功能也被过滤掉,使得HyperMesh的界面更加简洁。

创建一个输出请求的Control Card
OptiStruct求解其提供了多种主流格式的输出请求,例如HyperMesh的结果文件、Nastran 的.pch或.op2文件、以及Altair的.h3d格式。默认的输出是HyperMesh的.res格式。 在这个练习中使用FORMAT的control card来要求结果文件输出NASTRAN的.op2格式和 Altair的.h3d文件格式。 10. 在BCs页面上选择control card面板。 11. 选择FORMAT这个control card。 12. 在主面板上为number_of_formats输入3。 这一步在card image预览器里创建两个额外的FORMAT行。第一行要求输出HM的.res结 果文件。 13. 点击HM按钮进入第二个格式行。 这一步会出现一个弹出菜单,列出了所有可选的输出格式。 14. 选择H3D选项。 如果从OptiStruct中要求输出H3D文件,会生成Altair压缩格式的H3D结果文件,同时还会 自动生成一个HTML格式的报告。这个报告会包含对分析问题和求解过程的总结,还可以 使用Altair的HyperViewPlayer的网络插件来动态地察看结果。 15. 在第三个format行点击HM按钮。 16. 选择OUT2选项。 注意O2、 OUT2和OUTPUT2选项是相同的, 都能生成NASTRAN的.op2格式的结果文件。

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17. 点击return退出control card面板。 18. 点击return返回主菜单。

使用OptiStruct求解器
optistruct面板用来输出OptiStruct的输入文件,然后启动求解器。这样就免除了使用 OptiStruct模板在files面板中输出文件的需要。求解完成后OptiStruct的结果文件会被自动 载入到HyperMesh中,免除了使用files面板中的results子面板载入结果文件的需要。 19. 在BCs页面中选择optistruct面板。 使用memory default的选项可以使求解器自己管理内存。否则,需要人工指定一定的内存 数量。 Export的切换开关被用来选择输出整个模型,或者只输出当前显示的component。 在file =后面的输入框中会指定一个默认的路径和文件名,在这个例子中,会使用文件名 rotor.fem。 20. 点击file =并将文件名改为rotor_run.fem。 改变文件名,这样不会覆盖原有的输入文件。 21. 点击optistruct启动计算。 这一步打开另一个窗口并启动OptiStruct求解器。当出现…Processing complete这样的 信息时,表示计算完成。此时可以关闭OptiStruct窗口。 22. 点击return返回主菜单。 在HyperMesh被启动的目录下会生成很多输出文件,包括rotor_run.res、rotor_run.op2 和rotor_run.h3d,这三个输出文件是在FORMAT的control card里要求输出的。

练习6.2: 察看HTML结果报告
如果在OptiStruct中要求输出H3D的结果文件, 同时还会生成一个HTML格式的报告。 这个 报告包含对分析的总结,还包含一个链接,通过该链接可以启动HyperView Player的浏览 器插件来交互地察看分析结果。 1. 最小化HyperMesh和HyperView窗口。 2. 使用视窗浏览器进入您的工作目录。 3. 找到文件rotor_run.html并将其打开。
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4. 预览其中的Problem summary部分。 5. 在脚注中,为Subcases选择Subcase1 – Frequency。 6. 在Simulations之下选择任意一个特征频率。 7. 点击脚注右边的按钮启动HyperView Player。 在HyperView Player中使用播放控件来启动和停止动画放映。还可以使用CTRL键加上鼠 标相应按键的组合来对模型进行旋转、缩放和平移操作,就象在HyperView中一样。 可以通过拉伸窗口的一角来改变HyperView Player窗口的大小。

练习6.3 : 使用-h3d选项编译op2文件
在这个练习中使用hmnasto2的结果文件编译器将OptiStruct生成的.op2文件编译成H3D文 件。这一步可以在HyperMesh中的solver面板中完成。 1. 恢复HyperMesh窗口。

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2. 在BCs页面上选择solver面板。 3. 点击求解器的选择开关并从弹出菜单中选择hmnasto2。 4. 在input file=后面点击browse…按钮,并选择rotor_run.op2。 5. 在output file=后面输入h3d文件的名称rotor_translation.h3d。 6. 在options:后面的输入框中输入下列参数:–h3d –bulk rotor_run.fem。 H3D文件格式包含模型和结果的信息。 如果结果文件中不包含模型信息 (例如op2文件) , 则必须将其导入。要用HyperMesh的结果编译器生成H3D文件,必须用–bulk选项指定一 个批处理数据文件。

7. 点击solve启动结果的编译过程。 这一步打开了另一个窗口并启动了结果编译。当出现…Translation complete 这样的信 息后,表示编译完成,现在可以关闭编译器窗口。 8. 点击return退出solver面板。

练习6.4 : 创建一个包含模型信息的H3D文件
从结果编译器中创建的H3D文件包含了模型信息,但是这些单元并没有象在HyperMesh 中那样被组织到多个collector中。因为HyperView允许用户从不同的文件中载入模型和结 果,所以在对前面的练习中生成的结果进行后处理时,可以使用另一个包含所有collector 和模型组织信息的H3D文件。 包含模型组织信息的H3D文件可以从HyperMesh的任何后处理面板中创建, 但要注意是在 performance的图形模式下。使用hidden line面板,可以创建一个只包含几何信息的H3D 文件。 1. 在宏菜单中的Disp点击per进入performance图形模式。 2. 在主菜单的Post页面上选择hidden line面板。

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3. 点击Fill Plot。会出现一个Hyper3D按钮。 4. 点击Hyper3D。 在工作目录中会生成一个名为anim1.h3d的H3D文件。 5. 点击return退出hidden line面板。 6. 在标题栏的右边点击quit退出HyperMesh。此时没有必要保存文件。

练习6.5: 清除HyperView进程并读取新的进程文件
在这个练习中将模型和数据文件载入HyperView,并演示对模态分析结果适用的后处理选 项。此时在工作路径中有很多不同的文件,有的包含模型信息,有的包含分析结果,有的 包含这两者: 文件名 Rotor_translation.h3d Rotor_run.res Rotor_run.op2 Rotor_run.fem Anim1.h3d 内容 模型和结果 Hm的结果格式 Op2格式的结果 模型的批数据文件 模型文件 来源 由hmnasto2生成 由OptiStruct生成 由OptiStruct生成 OptiStruct的输入文件 由HyperMesh生成

HyperView可以在动画播放窗口中读取上述所有文件格式。 1. 使用工作目录中的HyperView快捷方式或者从开始菜单中启动HyperView。 默认情况下是在一个动画播放窗口中启动HyperView。该窗口可以用来察看有限元分析结 果并对其进行后处理。HyperView中还包含其它类型的窗口,如强大的X-Y绘图模块、视 频窗口和文本编辑窗口。 每一种窗口类型可以读取和处理不同类型的数据。 首先这些数据必须使用相应窗口的工具 来载入到窗口中。

2. 从窗口工具栏中选择Load model按钮。

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3. 选择Load Model并使用文件浏览器载入练习6.4中创建的文件anim1.h3d。 4. 选择load results并载入练习6.3中创建的文件rotor_translation.h3d。 5. 点击Apply载入特定的模型和结果文件。

练习6.6: 显示结果云图
Contour Panel为有限元分析结果定义云图选项。使用Edit Legend面板,可以学习如何 定义图例,包括定义颜色、比例和显示的数值。

1. 点击Contour按钮



2. 使用动画播放控件旁边的下拉菜单将动画模式设为Linear/Modal 3. 使用状态栏中的Load Case和Simulation Selector来选择第一阶模态。



4. 这个模态分析唯一的结果类型是位移向量。因此在Result type后面的输入框中被默认 选择。 默认的位移向量被设为Mag即位移幅度。如果需要,可以分别察看位移的X、Y或Z方向的 分量。 5. 点击Apply察看位移云图。 6. 点击Modal/Linear animation按钮 ,察看动画图像。

7. 选中interpolate colors选项,根据经过插值的位移幅度改变云图的颜色。

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调整动画播放选项
动画播放控件面板可以用来调整模态动画显示的不同参数,包括:速度、插值的帧数以及 动画播放模式。 8. 点击Animation controls按钮 9. 使用速度控制滑块放慢动画。 10. 将Interpolation mode从Linear切换到Modal。 进入动画播放控件面板。

11. 将Interpolation steps的数值从4改为8。 12. 停止动画播放,然后点击最后一个播放按钮 进入最后一帧的动画。

其它云图选项
13. 返回云图面板 。

14. 选择discrete color。注意颜色云图显示为离散的颜色段。去掉该选项察看颜色混合 的云图。 Query Results…子面板用来识别某个特定节点或单元的结果数值。选定的操作对象的结 果会显示在表格中。 15. 点击Query Results…按钮进入这个子面板。 16. 激活Nodes的选择开关,选中模型上的一个红色节点。 17. 显示出节点的id号,以及数据类型和计算结果的数值。 18. 在模型上选择一些其它节点。 19. 点击Return返回云图面板。
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编辑云图图例
云图图例的所有部分,从分段和颜色的数量到数值形式,可以完全由用户定义。自定义的 图例可以被保存到一个图例文件中,并在其它的HyperView进程中提取。自定义的设置也 可以被设定到prefrences.mvw文件中,该文件会在启动时自动调入。 20. 在面板中间点击Edit Legend…按钮进入Edit legend窗口。

图例的Type:选项可以用来在固定比例和动态比例之间切换。对瞬态结果,动态比例选项 可以为每个时间步改变图例的比例。 但它对linear或modal结果是无效的, 例如在本练习中。 Position选项可以用来选择图例在窗口中的位置。 21. 使用Numeric format选择开关从Scientific切换到Fixed。 Numeric precision中的数值定义在图例中每个数的小数点后面显示多少位。而Number of levels选择开关用来控制图例中显示多少个增量。 22. 选择Reverse levels选项,图例的值被取反,结果是没有位移的地方显示变为红色,
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而最大位移的地方变为深蓝色。取消该选项返回正常比例。 23. 默认的图例值是由最大的结果值除以分级的数目。在这个例子中,有十个级别,而最 大的位移是30.545 mm,所以每一个颜色段代表3.055mm。 24. 在图例编辑器右边的预览窗口中,点击最顶端的值30.545。 25. 输入30并按下ENTER键。 这一步指定了红色的数值。 图例中其余的数值会被自动调整。

调整云图图例的分辨率和颜色
在提交分析结果的时候,经常需要对一些问题区域进行强调。例如,如果这个刹车转子的 最大可接受偏移是20mm,则需要识别转子上超过这个变形极限部分。通过调整最顶端图 例显示并改变颜色,就可以识别出失效的区域。 26. 在图例中用数值20替代原来的15。 这会提高图例在比例尺靠上部位的分辨率,减少了对20到30之间的每一个颜色段的增量。 27. 用右键点击从20到22之间的绿色块。随后进入调色板,在其中可以改变颜色。 28. 选择红色,然后点击OK关闭调色板。 29. 点击比例尺上面从28到30的红颜色块,并在调色板上将其设为白色。 30. 点击Interpolate按钮。这样可以在图例的两个颜色之间创建光顺的变化梯度。在这个 例子中,在红色和白色之间创建光顺的变化梯度。 31. 注意在图例编辑面板左下角的信息“Select the first color to interpolate”。 32. 在图例窗口中点击白色段。然后这个信息变为“Select second color to interpolate”。 33. 选中红色段。顶部的五个颜色段现在是从红色到白色呈光顺化的梯度显示。 34. 在Edit legend面板上, 有一些标题和脚注的文本输入框。 选中相应的复选框打开这些 输入框,然后输入任何想要的文本。使用字体对话框(按下A按钮)来设置文本的属性。 要注意那些复选框可以用来在图例中打开或关闭Title或者Minimum/Maximum。 35. 点击OK关闭Legend Preview并将所作的修改应用到云图窗口中。

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练习6.7: 察看变形图
在Deformed Shape面板中可以显示模型的未变形和变形的形状,后者取决于在contour 面板上应用的分析结果。如果变形非常小不易观察,还可以将模型的变形按比例放大;而 如果变形过大,也可以将其按比例缩小。

1. 点击Deformed按钮



2. 开始动画播放



设置变形显示比例
Scale:后面的下拉菜单上有三个选项,每一个比例都可以被设为统一的或者在某个方向分 量上缩放。 ? Scale factor: 将位移单位乘以这里指定的数值。 ? Model percent: 将最大位移缩放到包含所有模型几何的边界框中,其中最大位 移占有边界框的百分比是在下面被指定的。 分析结果中的最大位移被设为一个指定的模型单位,所有其余 的结果都被相应地进行缩放。

? Model units:

3. 选择Scale Factor。 默认的Scale factor是Uniform 1.00。 4. 点击Apply。 5. 在Undeformed shape选项下面选择Show: Features,然后点击Apply。 6. 未变形形状的Color的选择开关中有三个选项:Component、Mesh lines和User。选 择User,然后点击color按钮使用调色板设置颜色。

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7. 将Scale Factor设为2.0,点击Apply。 这一步将模型的变形都乘以2,进行了放大。 在Interpolation:后面有两个选项:Linear和Modal。选择Linear。 Linear模式自动在未变形模型和完全变形模型中循环一定步数, 然后跳回到未变形的形状。 而Modal插值则光顺地从未变形到变形进行循环,返回到未变形形状后,又进行反方向的 变形形状循环,这样模拟模型变形的自由振动。 8. 将Interpolation steps设为12。 9. 将Displacement: Scale Factor设为1.000。 10. 点击Apply。 11. 将Interpolation Mode设为Modal。 12. 点击Apply观察这两种插值模式的不同。

13. 停止动画播放



练习6.8: 保存H3D文件
Export File对话框可以用来将当前的模型保存为H3D文件, 这样可以用HyperView Player 来读取。也可以将H3D文件读入动画播放窗口。 1. 在动画播放工具栏上点击Export File按钮, ,显示Export File对话框。

2. 在Save in:后面的输入框中指定要保存文件的文件夹。 3. 在file name输入框中指定文件名as_displayed.h3d。 4. Save as Type应该被指定为H3D File (*.h3d)。 5. 默认As Displayed选项。 6. 点击Save。 7. 从Menu中点击File选项。 8. 从下拉列表中选择Export H3D Models…。
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9. 将文件名设为compressed.h3d。 10. Save as Type需要被设为H3D File (*.h3d)。 11. 去掉As Displayed选项,察看Export、Results和Compression选项。

可选的Export options有: ? Displayed components only: 只输出在屏幕中显示的component。
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? Preview image:

一个预览图像,大约为模型尺寸的1/3,它的位置 在被输出模型的标题栏中。目前这个选项仅在 UNIX版本的HyperView Player中是有效的。 为HyperView Player创建一个HTML文件。 输出模型操作对象的指定属性, 例如颜色、 透明度 等。 如果不选择该选项, 则在载入文件时会采用默 认的属性。 输出操作对象的ID号。 将实体以面的形式输出,而且不输出不透明的面。 要注意: 如果实体被以面的形式输出, 就不可能在 实体上显示单元数值的云图了。

? HTML: ? Entity attributes:

? Entity IDs: ? Solids as faces:

可选的Results Options有: ? Animation: ? Results:

按照当前的动画播放设置输出文件。 如果被选中, 输出模型时也会输出结果数值。 如果 未被选中,则只输出模型和动画信息。

可选的Compression Options有: ? Compress:

在输出前压缩文件的大小。在File compression 的下拉菜单中选择standard或者high压缩模式。 标准压缩模式可以将模型进行很大比例的压缩。 而 高压缩模式的压缩比更高,但花费的时间会较长。 在压缩时, 模型数值可能会发生波动, 该选项表示 期望的波动量。 选择auto会使用默认的设定, 而选 择user-defined则使用指定的设置。用户指定的数 值会与错误预估函数的结果进行比较, 这样可以要 求程序的压缩算法保证一个可接受的数据精度水 平。但是,即使指定为0百分比,舍入误差也会造 成一些结果的损失。

? Allowable % error:

12. 选中Compress选项。将File compression设为Standard。将Allowable % error设 为Auto。 13. 点击Save。
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使用视窗浏览器检查新生成的H3D文件的大小。这两个文件——as_displayed.h3d和 compressed.h3d——的大小相差很大。

练习6.9: 同时察看多种显示模式
HyperView可以在同一个进程中创建多个页面,在每个页面中可以放置多达16个窗口。在 这个练习中,学习添加3个额外的动画播放窗口并同时察看4个模态。 1. 点击Page Layout按钮 ,并选择4个窗口的布局格式。

2. 点击Close关闭Page Layout窗口。 3. 点击右上角的窗口将其激活。

4. 在Client Tool Bar上选择Load Model按钮



5. 选中Load model,并使用文件浏览器载入任何一个包含模型信息的文件。 6. 选中Load results,并使用文件浏览器载入任何一个包含结果信息的文件。 为了方便选择,在这里重新列出在本章前面使用过的表格: 文件名 Rotor_translation.h3d Rotor_run.res Rotor_run.op2 Rotor_run.fem Anim1.h3d 内容 模型和结果 Hm的结果格式 Op2格式的结果 模型的批数据文件 模型文件 来源 由hmnasto2生成 由OptiStruct生成 由OptiStruct生成 OptiStruct的输入文件 由HyperMesh生成

7. 点击Apply载入指定的模型和结果文件。 8. 点击任何一个空窗口将其激活。 9. 使用Load model面板将一些其它的模型和结果文件的组合载入到该窗口中。 10. 在剩下的两个窗口之一中重复上述步骤8和9。 11. 进入窗口顶部Edit的下拉菜单,选择Copy Window。将当前处于激活状态的窗口复 制到内存中。

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12. 点击剩下的空窗口,然后从Edit菜单中选择Paste Window。现在,最后一个窗口中 的模型和结果与其源窗口中是一样的。

13. 点击Deformed按钮



14. 对四个窗口中的每一个,选择一个模态并点击Apply。 15. 点击 可以同时在四个窗口中播放动画。

小结
在本章中,使用了四种生成H3D文件的方法。 首先,在OptiStruct分析中加入一个FORMAT的控制卡片要求输出其它输出格式的结果文 件。 除了从OptiStruct中生成的H3D文件以外,还会生成一个HTML报告文件,其中内嵌 了HyperViewPlayer,它可以被用于察看结果。 接下来,使用hmnasto2的结果编译器,将NASTRAN格式

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