HyperMesh常用操作技巧

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盲侧周
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1 HyperMesh 常用操作技巧 0 HyperWorks 软件难点常用词句中英文对比 Equivalenc: 合并 Free Edge Filler Surface: 缺失曲面自缝合 Circumference : 圆周 Longitudinal:adj, 纵向的, 轴向的 Proceed:vi, 继续 Criteria:n, 标准 Batchmesher: 网格划分批处理 Surface fillet midline split: 曲面圆倒角中心线切割 Min feature angel: 最小特征角 Element normal angel: 法线角, 用于控制单元间法线夹角的最大值 Tetramesh: 四面体网格 Organize and cleanup fillets: 圆倒角特征识别与几何清理 0-1 HyperWorks 中的常用难点术语 1. 不完全分割面 (Fin Faces): 指面上所有边界均处于同一个实体内, 或者说是独立实体中的悬着面, 默认呈现红色, 可通过手动合并实体创建或使用内部悬着面创建实体的过程中创建 ; 2. 完全分割面 (Full Partition Faces): 指有一个或更多实体共享构成的边界面, 默认呈现黄色, 切割实体或者使用布尔运算合并多个实体时在共享位置或交叉位置会产生完全分割面 ; 3. 边界面 (Bounding Faces): 指定义单一实体外边界的曲面, 默认呈现绿色, 边界面是独立存在的并且不与其他实体所共有, 一个独立的实体通常由多个边界面组成 ; 4. 自由边 (Free Edges): 指被一个曲面所占用的边界, 默认情况下显示红色在仅由曲面构成的模型中, 自由边将出现在模型的外缘和控内壁位置 ; 相邻曲面间的自由边表示这两个曲面之间存在间隙, 使用 automesher 时会自动保留

2 这些间隙特征 ; 5 共享边 (Shared Edges): 指相邻曲面共同拥有的边界, 默认呈现绿色当两个曲面之间的边界是共享边, 即曲面间没有间隙或者是重叠特征时, 即他们是连续的, 划分网格时,automesher 将沿着共享边放置节点并创建连续的网格, 它不会创建跨越共享边的独立单元 ; 6. T 行边 (Non-manifold Edges): 指由 3 个或者 3 个以上的曲面共同拥有的边界, 默认呈现黄色它们通常出现在 T 字交叉位置或更多重复面位置 Automesher 沿着 T 行边界放置节点并创建不含任何间隙的连续网格, 在 T 行连接处, automeher 不会创建跨越边界的单元,T 行边不能进行压缩操作 ; 7. 压缩边 (Suppressed Edges): 指两个曲面共同拥有的边界, 但此边被 automesher 忽略, 默认呈现蓝色, 与共享边类似, 压缩边描述曲面间的连续性, 不同的是 automesher 可以在此处可以创建跨越边界的单元, 就像没有边界一样 ; 1. 节点 (Nodes) 自由点(Free Points) 硬点(Fixed Points) 区别 : 节点 : 指反映单元几何形体的特征点, 通常显示为一个圆或球, 通常显示为黄色 ; 自由点 : 是一种与空间中不与任何曲面相关联的零几何对象, 通常用 x 表示, 其颜色取决于所属的组件集合 ; 硬点 : 与曲面相关联的零维几何对象, 通常用 o 表示, 其颜色取决于所关联的曲面颜色 ; 划分网格时,automesher 将在待划分曲面的每个硬点的位置创建节点 ; 位于三个或更多个非压缩边的连接处的硬点称为顶点, 这类硬点是不能被压缩 ( 去除 ) 注 :node 与 point 的区别 2. 临时点 (temp nodes) 的作用 : 在有时候在切割几何体的时候, 需要选择一些节点作为切割面时, 选择几何体的节点反而不让选择, 这时就可以在几何体的节点处添加临时节点, 这样就可以在切割的时候选择临时节点了, 如下图 :

3 添加临时节点的方法如下图所示 : 进入 temp nodes 面板后, 首先用鼠标选择目标临时点所在的曲线 / 直线或曲面, 然后在选择该位置作为临时点, 如下图 :

4 3. 给曲线或直接添加中点的方法 : 4 删除实体的方法 :( 快捷键 F2)

5 5 模型各部分实体映射状态的判断方法 : 模型在划分网格之前必须要进行映射状态的判断, 只有可以映射的实体才可以划分网格各种颜色代表的映射状态解释如下 : 1-direction: 表示实体可以在一个方向上映射划分网格 ; 3-direction: 表示实体可以在三个方向上映射划分网格 ; ignored: 表示实体需要进行分割以实现映射性 ; Not mappable: 表示实体已被分割, 但还需进一步分割才能达到映射状态 ; 若有实体不满足网格映射状态, 则可以按下图抑制 (toggle edge) 的方法来改变

6 该实体的映射状态, 如图所示 : 6 模型的镜像操作方法 : 进入 Tool 面板, 选择 reflect 按钮, 进入如下面板操作 :

7 7 单元连续性检查的方法 :( 用于各相连实体接触处网格连续的调整 ) 8 利用线扫略 (sweep) 的方式切割实体方法 :

8 9 创建临时参考节点的方法 : 临时参考节点包括两个节点的中点, 一条曲线上的三点的临时参考曲率中心点, 其方法如图所示 :

9 10 二维面网格旋转生成三维体网格方法 :

10 11 在三维实体单元表面一周生成面单元的方法 : 12 以二维面网格为基础沿着曲面拉伸出三维实体网格的方法 : 进入 3D---- solid map 面板, 选择 general 子面板, 其操作步骤如图所示 :

11 13 以二维面网格为基础沿着直线拉伸出三维实体网格的方法 : 进入 3D---- solid map 面板, 选择 line drag 子面板, 其操作步骤如图所示 :

12 14 将单元全部放入同一个组件里面 : 进入 tool---- collector 面板, 其操作步骤如图所示 :

13 15 使用 TetraMesh Process Manager 进行几何清理和实体网格划分的方法 : 15.1 对已经导入的几何模型的自由边 (free edges) 进行收索和合并操作模型的几何缺陷往往发生在如下两种情况 :(1) 导入的几何体曲面缺失现象, 但该曲面的边界边依然存在 ;(2) 在导入的几何体上多出一些不相干的自由边 ; 清除这两种几何缺陷的操作步骤如下所示 :

14 15.2 对模型中的小孔特征辨识及几何清理与二维网格划分操作对几何模型中存在小孔特征的辨识与组织, 同时进行小孔特征网格划分的相关参数的设置, 包括小孔直径选择沿孔深方向单元尺寸孔周围单元数量设置

15 15.3 对模型中除小孔以外其他部分的特征辨别几何清理和归类及网格划分为了满足分析的要求, 模型中的模型部分 ( 如密封垫入口出口或接触表面等曲面特征 ), 需要对其执行特别的几何清理和网格划分标准, 为了达到这一目的, 就需要对此类特征进行单独的辨别和归类处理注 : 这里面的特殊部分也必须是对面而言的定义需要特殊处理的部分

16 对已经定义的特殊部分进行圆倒角辨识与几何清理

17 15.4 对模型剩余部分的曲面进行归类和几何清理及网格划分结束了上面对小孔和用户自定义特征的辨识和网格划分后, 本环节将针对模型中剩余的非特征化的曲面进行分类和几何清理, 最终并划定网格

18 15.5 对整个模型的已有二维网格的质量和连续性进行检查在这里, 可以对整个模型的面单元进行单元质量优化处理, 有两种方法 : auto-cleanup( 自动清理单元 ) 和 manual cleanup( 手动清理 ) (1) auto-cleanup( 自动清理单元 ) 自动单元清理提供了 3 个可控参数 :Min Size( 最小单元尺寸 ) Max Feature Angle( 最大特征角 ) 和 Normal Angle( 法线角 ) Max Feature Angle( 最大特征角 ): 超过该值, 系统将清除该特征单元 ; Normal Angle( 法线角 ): 控制相邻单元间法线之间的夹角, 若发现有相邻单元间夹角超出了该值, 系统会尝试将该问题单元切分成若干个较小单元, 以满足法线角判定条件注 : 在进行自动清理过程中, 系统对每个部件的单元质量进行检查, 一旦发现质量过差的单元, 系统会自动删除这些单元, 并且通过移动与此前该问题单元相邻的单元的边界的方式, 对删除问题单元后产生的空隙进行缝合

19 (2) manual cleanup( 手动清理单元 )

20 16 框选操作的方法 : 使用鼠标左键 +<shift> 键的方式, 来任意框选模型中的单元几何体等 17 几何清理的参数理解问题 : (1) 几何清理容差 (Cleanup Tolerance): 几何清理容差功能常用来决定两个曲面边界是否重合或两个曲面的顶点是否重合, 这一功能的作用 : A. 决定两个曲面边界距离是否足够近, 以便于可以自动合并 ( 创建共享边界 ); B. 如果某个曲面是退化面, 决定是否取出此面注 : 这里的容差是指最大容差, 任何小于或等于这个参数值的特征将被清除, 容差值不能大于网格划分的节点容差, 节点容差可通过 options 面板设置 (2) 几何特征角 (Geometry Feature Angle):HyperMesh 通过几何特征角这一功能确定需要在模型哪些位置创建顶点 ( 由一个曲面变成两个曲面 ) 或去除顶点 ( 把两个曲面合并成一个 ) 18 导入几何模型后检查模型的完整性的方法 : 导入几何模型后, 需要观察模型是否含有错误的连接关系 ( 自由边的问题 ) 以及缺失面或重复面的现象, 本质上是检查导入模型后的自由边和 T 形边的问题, 其操作步骤如下 : (1) 进入 automeshup 面板, 此时模型边界依据其拓扑状态进行渲染 ; (2) 单击 Wireframe Geometry 按钮, 模型以线框模式显示 ; (3) 单击视图中间按钮, 视图工具控制模型表面和边界的显示方式, 模型表面可以被渲染或是线框化, 如图所示 ;

21 (4) 勾选 Free 复选框, 此时只有自由边显示在窗口内 ; (5) 观察自由边并记住他们的位置, 自由边处表示此位置具有不正确的连接关系或是有间隙, 注意那些闭环的自由边, 这些位置可能缺失面 ; (6) 勾选 Non-manifold 复选框, 观察 T 行边的位置, 注意闭合的 T 行边, 表面在这些位置可能含有重复的面 ; (7) 勾选所有复选框, 单击 Shade Geometry and Surface Edges 按钮, 让模型以实体模型显示, 移动旋转和缩放模型, 找到模型不正确连接的位置, 即关注自由边和 T 形边所在位置的实体模型, 并做如下工作 : a. 以判断闭合自由边处是否缺失曲面还是需要删除这些闭合自由边 ; b. 缝合剩余自由边 ; c. 删除闭合 T 行边的重复面 ; 19 对封闭的自由边进行创建填补面的方法 : (1) 执行 Geometry->Create->Surfaces->Spline/Filler 命令, 打开创建曲面面板 ; (2) 注意是否勾选 keep tangency 复选框, 使用 keep tangency 功能可以保证新创建的面与相邻的面平滑过渡 ; (3) 将 entity type 设置为 lines; (4) 勾选 auto create(free edges) 复选框, 该选项可以简化缺失面边线的选择过程, 一旦选取其中一条线, 则软件会自动选取闭环回路中剩余的几条边线, 然后创建曲面 (5) 选取一条边线, 系统自动创建填补该曲面 ; 20 缝合自由边的方法 : 由于导入模型后, 部分曲面几何特征的丢失会导致出现一些自由边, 需要进行几何清理, 其操作步骤如下 : (1) 设置全局几何清理容差 : 按 <O> 键进入 options 面板, 进入 geometry 面板, 在 cleanup tol 处输入容差值, 缝合间隙小于该值的自由边 ; (2) 使用 equivalence 工具一次缝合多个自由边 : 在主面板中选择 Geom->Edge Edit, 进入 equivalence 子面板, 勾选 equiv free only 复选框, 选择 surf>>all 命令, 将 cleanup 设置为 0.01, 单击绿色的 equivalence 按钮, 一次缝合模

22 型中在指定容差范围内的自由边经过这一步, 模型中大部分红色自由边被缝合成绿色的共享边, 未被缝合的自由边时因为其间距大于容差上限 ; (3) 使用 toggle 工具足逐个缝合自由边 : 进入 toggle 子面板, 设定 cleanup tol 值, 在图形区单击任一条红色自由边, 当它从红色变为绿色, 表示该自由边已经被缝合为共享边, 以此重复缝合其他自由边 ; (4) 使用 replace 工具修复余下的自由边 : 进入 replace 子面板, 激活 moved edge, 选择图形中的自由边, 此时 retained edge 被激活, 选择它附件的自由边, 设置 cleanup tol 值, 单击 replace 按钮, 系统会弹出信息 :Gap=( 一个数值 ),Do you still wish to toggle? 单击 Yes 按钮, 执行缝合操作 ; 注 :replace 的缝合自由边的思想为选择一个需要保留的自由边, 然后选择另一个需要缝合的自由边, 将二者进行缝合这么做的原因是由于已经经过了 equivalence 和 toggle 的缝合操作后, 系统仍然没有找到与剩下自由边匹配的缝合对象, 故只可能是剩下的自由边彼此之间的缝合了 21 寻找并删除所有重合面的方法 : 所有组合闭合回路的 T 行边的地方是有可能出现重合面的地方, 进入 Geom->autocleanup 子面板即可找到所有的闭合 T 行边删除所有重合面的操作步骤如下所示 : (1) 进入 Geom->Defeature 面板 ; (2) 进入 duplicate 面板 ; (3) 选择 surfaces>>displayed; (4) 设置 cleanup tol 值 ; (5) 单击 find 按钮, 此时系统会自动寻找所有的重合面, 并在状态栏显示搜索到的重合面的数量等信息 ; (6) 单击 delete 按钮移除所有的重合面 ; 22 二维网格面板功能介绍 :

23 第一列 : planes: 在正方形或平面上创建单元 ; cones: 在圆锥或圆柱面上生成网格 ; spheres: 在球面上创建网格 ; torus: 在圆环表面创建单元 ; 第二列 : ruled: 在两组节点一组节点和线段或两条线段之间创建单元 ; spline: 在由线段生成的曲面上创建单元 ; drag: 沿着向量拉伸线段一排节点或一组单元来创建单元 ; spin: 通过围绕轴线旋转一条线段一组节点或一组单元来创建单元 ; line drag: 沿着一条线条拉伸线段或一组单元来创建单元 ; elem offset: 沿着单元法线方向偏移一组单元来创建单元 ; 第四列 : automesh: 在用户指定的曲面上划分网格 ; shrink wrap: 在复杂模型上生成 2D 或 3D 的简化网格 ; 第五列 : edit element: 手动创建网格 ; 23 二维网格划分方法 : 在进行二维网格划分前必须进行几何清理, 完成此几何清理后, 二维网格划分工作分为如下几部分 : (1) 使用 automesh 进行网格划分

24 (2) 查看网格质量观察已生成的网格, 注意补规则的质量差的网格可以使用 check elems 面板检查单元的最小长度, 进入 Tool->check elems 面板 ( 快捷键 F10), 如下所示 : 其检查结果发现, 质量差的单元主要集中在模型的面倒圆和边倒圆的地方, 还有就是四个小孔的位置, 下边将分别对其进行处理

25 (3) 移除 4 个小孔 (pinhole) 进入 Geom->Defeature 面板后, 选择 pinhole 子面板 (4) 移除模型中所有面倒圆进入 Geom->Defeature 面板后, 选择 surf fillets 子面板

26 删除了面倒圆后, 系统在相应的位置用面倒圆的中心线切面代替面倒圆 (5) 移除模型中所有边倒圆进入 Geom->Defeature 面板后, 选择 edge fillets 子面板

27 单击 find 搜索到模型中所有半径大于或等于 1 的边倒圆, 满足条件的边倒圆用 F 表示, 半径线标识圆角的起点和终点, 单击 remove 删除所选的边倒圆 (6) 对简化后的模型进行网格划分并检查网格质量

29 观察网格排列是否整齐, 改善几何模型的拓扑结构, 提高网格质量 (7) 重置硬点消除短边进入主面板 Geom->point edit, 进入 replace 子面板 (7) 压缩面上小孔的所有硬点进入主面板 Geom->point edit, 进入 suppress 子面板 (8) 在曲面上添加边以调整网格样式 ( 即在网格划分不规则地方切割面 )

30 进入主面板 Geom->surface edit, 进入 trim with nodes 子面板

31 (9) 在曲面上添加边以调整网格样式 ( 即在网格划分不规则地方切割面 )

32 (10) 压缩共享边, 避免产生小边界选择主菜单选择 Geometry->Edit->Surface Edges->(Un)Suppress 菜单 (11) 重新划分网格使用 automesh 重新划分网格 24 Hypermesh 单元网格质量检查的基本原理 : 系统会对每个单元进行检查, 并对不符合要求的单元分别高亮显示出来, 对于 3D 单元而言, 系统对每个单元的每个面进行检查并返回该单元最差面的结果 (1) 长宽比 : 指单元最长边与最短边 ( 或顶点到对边的最短距离 ) 的比值, 在 3D 网格中是指, 该单元每个面的长宽比的最大值, 通常长宽比通常要求小于 5:1;

33 (2) 最大或最小内角 : 三角形或四边形的内角 ; (3) 雅可比 (Jacobian): 雅克比反映了单元偏离其理想形状的程度, 雅克比的取值范围为 0.0~1.0, 雅克比矩阵的行列式关系到单元从参数空间到全局坐标系空间的转换 HyperMesh 在单元的每个积分点 (Gauss 积分点 ) 或者单元的顶点计算雅克比矩阵, 并报告每个单元最小值和最大值之比, 雅克比在 0 7 以上时单元质量较高, 可以在 Check Element Settings 中设定使用哪种计算方法 (Gauss 积分点或顶点 ); (4) 最小边长 : 最小边长有两种计算方法 : 单元最短边长 ; 顶点到对边的最短距离 ; a. 单元最短边长 : 适用于四面体单元除外的所有单元 ; b. 顶点到对边的最短距离 : 适用于任何单元 ( 对于四面体单元而言是顶点到对面的最短距离 ); (5) 最小标准化高度 (MNH): a. 对于三角形 : 每个顶点到对边的距离 ; b. 对于四边形 :hypermesh 计算每个顶点到两个相应对边的距离,MNH 就是 8 条高和 4 个边长中最短的一个 ; (6) 三角形扭曲度 (skew): 三角形的中线与底边平行的中位线的夹角 a 和 b, 扭曲度 =90-min(a,b) Am (7) 四边形的锥形度 (Taper): taper = 1 ( ) min 0.5 Aquad (8) 四边形翘曲角 (Warpage): 将四边形沿着对角线分为两个三角形, 这两个三角形的法线的夹角就是翘曲角 ;

34 注 : 四边形沿着对角线分为两个三角形有两种分法, 取较大值为单元翘曲角 min( hi / A) (9) 四面体坍塌比 (Tetra Collapse): 坍塌比 =, 四面体的坍塌比 1.24 的取值范围为 0~1,0 表示完全坍塌,1 为正四面体, 非四面体均取 1; (10) 四面体扭曲度 (Volume Skew): 单元体检与相同大小外接圆条件下的理想四面体的体积之比, 扭曲度 = 实际体积 / 理想体积 25 2D 单元质量面板 (quality index): 进入方法 : 主菜单 Mesh->Check->Elements->Quality Index Quality index 可以计算出一个值来代表显示在图形区域 2D 壳单元的质量. quality index 面板的结果可以另存为一个文件单元质量的好坏程度分为 5 级 :Ideal Good Warn Fail Worst Ideal 与 Good 级别的单元显示黑色或默认颜色 ;Warm 级别的单元将被高亮显示, 并且接近失效, 显示颜色为青色 ;Fail 级别的单元为失效单元, 不被分析接受, 需要修复, 显示颜色为黄色 ;Worst 级别的单元将高亮显示, 应引起高度注意, 显示颜色为红色

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file:///E|/软件学习资料/HyperWorks/hyperworks学习捷径总结/Hypermesh总结——几何清理篇.txt 1 geometry clean 中出现的黄色边界线表示什么意思? 表示共享边, 三个或者三个以上的面共同的边界 2 HM 中有什么工具可以补面的? edit surface->surface filler 除了 edit surface->surface filler 外, 还可以用 spline,drag,sweep