hypermesh traing - day 1

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Altair HyperWorks 10.0

HyperMesh 介绍

Day 1

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新手上路

打开与保存文件

面板操作

模型组织

显示控制

Chapter 1: HyperMesh 介绍


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面板 : 总体布局

• 面板经常有子面板• 在左边选择相应的项进入子面板

• 面板一般从左到右依次进行操作• 例如： Project / to plane 子面板

1) 操做什么 :

选择一个子面板进行操作

2) 操作对象是什么 :

选择操作对象

3) 怎么操作 :

定义操作过程的参数

4) 操作 :

执行操作


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面板 : 总体布局

• 一些子面板以列方式组织• 每一列表示一种不同的操作方法• 从上到下完成列的操作• 例如 : surface edit : trim with surfs/plane 子面板

1) 操做什么 :选择一个子面板进行操作

3) 操作对象是什么 :选择操作对象

4) 怎么操作 :定义操作过程的参数

5) 操作 :执行操作

2) 操作方法 :

在适当的列进行操作


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模型组织 : HyperMesh 实体类型

• 几何• 点• 曲线• 曲面• 体• 连接（用于建立连接）

• 有限元模型• 节点• 临时节点（用一个小圆圈表示）• 单元

点

曲线曲面

节点单元

临时节点

实体


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• 有限元载荷• 载荷（约束，力，压力等）

• 约束方程（节点间的数学关系）

• 接触• 组（定义实体间的接触）• 接触面（定义接触中作为主面或从节点的一系列实体）

约束

力

压力

接触面


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• 多体• 椭球体 ( 定义一个刚体形状 )• 多体平面 ( 定义一个刚体形状 )• 多体连接 ( 定义两个刚体之间的连接 )

• 安全性分析• 传感器 ( 定义一个事件启动开关 )• 控制体积 ( 定义气囊 )


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• 坐标实体• 坐标系（坐标轴）• 向量

• 参考实体• 集（特定类型实体的简单列表）• 块（包含在方盒空间内的实体列表）

• 一维单元横截面• 梁截面（用于定义单元属性中的截面属性）

坐标系

梁截面

向量


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• 绘图• curve 曲线 (X-Y 数据 )• plot 绘图窗口（带坐标轴的曲线显示）

• 输出请求• Loadsteps 载荷工况（载荷集的组合• Output blocks 输出块（特定实体的分析输出

请求）• 标签

• Titles 曲线标题 ( 给曲线加个标题 )• Tags 实体标贴 ( 给实体指定一个名字 )

T a g s

T i t l e

s

有一条曲线的绘图


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• Morphing( 网格变形 ) • Handles – 控制柄：用于在变形过程中控制模型形状• Domains – 域：用于把模型分成若干区域 ( 针对基于 domain 的 morphing)• Morph volume – 变形体积块：通过体积块的变形控制体积块内网格的变形（针

对基于体积块的变形）• Morph constraints – 变形约束：控制变形过程中的节点运动 • Symmetries – 对称：强制模型在变形过程中的变形对称• Shapes – 形状变量：变形保存后的模型状态，可在后续过程中提取使用

Symmetries

Handles

DomainsMorph Volume


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• 优化• Designvars – 优化变量：优化过程中可变的量 ( 例如：厚度 )

• Optiresponses – 优化响应：优化过程被测量的值 ( 例如：冯米赛斯应力 )

• Objectives – 目标：取最大（最小）值的响应。例如：重量• Dobjrefs – 目标参照：用于定义 minmax/maxmin 优化的目标参考响应 ( 如 : 最小

化最大冯米赛斯应力 )

• Opticonstraints – 优化限制 ( 例如：冯米赛斯应力 < 屈服应力 )

• Optidscreens – 约束过滤以减小计算时间• Dvprels – 设计变量与属性关联• Desvarlinks – 设计变量关联• Dequations – 通过计算得到的测量值• Optitableentrs – 常数列表• Opticontrols – 优化算法控制参数• DDVals – 用于设计变量定义的离散值


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模型组织 : Collectors

• Hypermesh 中模型是通过“ collectors” 组织的• Collectors 分为很多类• 大部分 hypermesh 实体必须被放置在某个 collector 中• 每种类型 collector 放置指定类型的一种或几种实体

Collector 类型可放置的实体类型 :

Component 部件单元 , 几何点 , 线 , 曲面 , 连接

Multibody 多体椭球体 , 多体联接 , 多体平面 , 传感器

Assembly 组件部件 , 多体 , 装配体

Load Collector 载荷集载荷 , 约束方程

Material 材料无 ( 材料和属性不包含其它实体但仍然作为 collectors 来对待 )

Property 属性

System Collector 坐标系集坐标系

Vector Collector 向量集向量

Beam Section Collector 梁截面集

梁截面

梁截面


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• 一个实体只能属于一个给定类型的 collector

• 例如：一个单元只能放在一个 component 中• 可以创建多个同一类型的 collector

• 同一个 collector 中的实体具有相同颜色• 可以按照用户的需要进行组织

每个部件一个 component 一个部件放在多个 component 中

Component 1

Component 2

Component 3

Component 1 Component 2

Component 3

Component 4


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• Model browser 模型浏览器• 通过树状的层级结构查看 collectors 和 assemblies • 创建、删除、重命名 collectors• 编辑 collector 属性• 将 collectors 组织成 assemblies

• 通过鼠标左键拖放在 Collector 上右击有高级选项


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• 新创建的实体被放置在当前 collector“current collector”• 新创建的 collector 被自动设置为当前 collector

• Model browser 可在模型树中用右键切换当前 collector. • Include Browser 用来切换当前 include. • Organize 面板用于将实体移入另一个 collector

Bold “Current Collector”

Bold “Current Include”


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模型组织 : Tools

• Panels 面板• Collectors – 创建新 collectors

• Model Browser – 为各种实体类型设置当前 collector

• Organize –将实体放到不同的 collector 中

• Rename – 重命名已有 collector

• Reorder

• Collectors 会在选择列表中以一定的顺序显示

• Reorder 用来改变 collectors 出现的顺序

• Delete – 删除 collectors


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Do-it-yourself

Exercise: Reorganizing a Bumper Model• Page 29


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显示控制 : 视图 : 工具栏

Pan

Center (C)

Rotate Left

Rotate Right

Rotate Up

Rotate Down

Rotate Clockwise

Rotate Counter Clockwise

Dynamic Rotate (A)

Dynamic Spin (R)

•通过在屏幕上抓取一个点并拖拽鼠标实现旋转•相对于光标位置和屏幕中心进行旋转

•平移模型•在屏幕上点取一个位置作为模型新的旋转中心

沿不同的轴进行旋转


导入和修补 CAD 模型

生成中面

简化几何

拓扑细化以生成高质量的网格

Chapter 2: 几何清理


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Topology Repair: Importing Geometry

• 导入几何 :• Files > Import > Geometry 下拉菜单

• Toolbar > > Geometry 工具栏

• 支持的常用文件格式 :• Unigraphics (NX2, NX3, NX4, NX5)

• UG 部件浏览器• 导入 *.prt 文件• 要求安装 UG

• CATIA (V4 & V5)• 导入 *.model 文件• 导入 V5 文件要求有 CATIA V5

license• Pro/ENGINEER (Wildfire 2.0 & 3.0)

• 导入 *.prt 和 *.asm 文件• IGES

• 导入 *.igs / *.iges 文件• STEP

• 导入 *.stp 文件


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拓扑修补 : 曲面定义

Fixed point (“ 曲面顶点” )• 点与曲面相关联• 不能移出曲面• 可以放在曲面的边上或内部• 用来分离曲面的边• 网格划分时会在该处放置一个节点

Surface edge 曲面的边• 线与曲面相关联• 用于定义曲面的边界• 不能移出曲面• 在每端各有一个固定点

Surface


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Automeshing: 什么是拓扑关系

拓扑是部件上邻近曲面间的连接关系• 曲面连接关系是由曲面的边控制的• 如果曲面的边与 1 个以上的曲面相连，我们认为这些曲面是相连的• 曲面边界的分类、命名、显示颜色是由它关联的曲面数量决定的

自由边（红色）• 只与一个曲面相关联• 曲面之间有自由边说明曲面未连接

共享边（绿色）• 与两个曲面相关联• 曲面是相连的

抑制边（蓝色）• 相当于曲面被合并了

T 型连接（黄色）•三个或三个以上曲面相关联• 例如 : T 型连接的曲面• 曲面是相连的


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Topology Repair: Viewing Topology

拓扑显示模式是以下一些面板的默认显示模式 • surface edit, quick edit, point edit, edge edit, autocleanup, 和 automesh

也可以从下面的选项中选择几何显示类型

Auto 默认 ( 在以上提到的面板中用拓扑方式显示 )

By Comp 总是用 component 的颜色显示By Topo 总是用拓扑方式显示几何By 2D Topo 用拓扑方式显示 2D 几何By 3D Topo 用拓扑方式显示 3D 几何Mixed 用拓扑方式显示 2D/3D 几何mappable 用颜色表示体是否可以通过映射生成六面体网格


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拓扑修补 : 察看拓扑关系

Toolbar > > 该按钮控制 :

• 自由边、共享边、 T 型连接和抑制边的可见性• 固定点显示控制• 曲面的透明程度


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拓扑修补 : 概念

HyperMesh 会在导入过程中进行适当的几何修补• 一些类型的几何包含面连接关系的信息，这些信息有助于 hypermesh 进行几何清理。如 Catia, UG, ProE 等软件生成的几何文件

• 通常导入的几何是一个已经经过适当清理的几何

拓扑修补就是修正面与面之间的连接关系错误• 可能的错误包括 :

• 相邻面未连接• 重复曲面• 缺失曲面

• 拓扑修补的目标 : 还原几何数据到部件的实际状态


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拓扑修补 : 流程

一般流程如下 :• 判断部件的理想曲面连接应该是怎样的• 观察当前拓扑显示的颜色 (自由边、共享边、 T 型连接 )

• 找出造成当前拓扑显示颜色的原因• 使用 hypermesh提供的工具快速有效地将连接关系还原到其应有的状态

缺失曲面

创建

例 :

自由边（对）

合并

重复曲面

删除


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拓扑修补 : 工具

Edge Edit 面板• Equivalence ( 一次选择多条边 )

• 寻找自由边（对）并合并成共享边• Toggle ( 一次选择一条边 )• 选择一条边与用户指定容差范围内的另一条自由边合并

• Replace ( 一次选择一对边 )• 合并两条边• 可以控制那条边固定那条边移动

Point Edit Panel• Replace ( 一次选择一条边 )• Release – replace 的反操作

Defeature Panel• Duplicates – 在用户指定的容差范围内检测并删除重复面

Surfaces Panel• Spline / filler – 选择线或曲面的边来重新生成缺失曲面


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拓扑修补 : 工具

Quick Edit 面板（ F11 ）• 有许多从其他面板集成来的面板• 目的是减少用户输入及加快编辑速度• Unsplit – 移除 / 删除在 hypermesh 中切割曲面产生的边• Toggle – 同 edge edit 面板 ; 在容差范围内改变边的类型• Filler surf – 选择一条曲面的自由边来重建丢失曲面• Delete surf – 同 delete 面板 ( 只针对 surfaces)

• Replace point – 同 point edit 面板 ; 移动 /保留 point

• Release point – 同 point edit 面板 ; 必须与曲线关联


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拓扑修补 : 策略

通过模型尺寸和缩放系数确定一个恰当的全局单元尺寸

根据全局单元尺寸确定一个几何清理容差• 在 options/geom cleanup 、 automesh 和 cleanup 面板指定容差

• 几何清理容差设定了几何清理工具能够合并的最大间隙

• 容差 > 15-20% 全局单元尺寸可能导致网格扭曲

• 在模型各个区域操作过程中可多次改变容差值

使用拓扑显示工具决定哪些部位需要几何清理

使用 equivalence 工具尽可能一次合并尽量多的自由边• 确保曲面不会发生不希望的退化

使用 toggle 工具挨个处理剩余的自由边

如果需要更多控制，使用 replace工具

使用 find duplicates 工具检查重复曲面并删除

使用 filler surface 工具创建缺失曲面


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Demo + Do-it-yourself

Exercise: Importing and Repairing CAD Geometry

• Page 59


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抽中面 : 介绍

• 对于很多有限元分析 , 部件用壳单元表示• 厚度用数值来表示 , 而不是几何形状• 网格通常放在部件的中面上

• CAD 几何通常都是一些体 , 或者是围成体的一系列面 .

• Midsurfacing 在中间平面位置生成一个面网格直接划分在该面上


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抽中面 : 工具

• 中面可以使用 geom/ midsurface 面板得到

• Auto Midsurface – 从一组封闭曲面或实体自动抽取中面• 有时在缺失曲面的情况下也能工作• 缺失的曲面数量越多，结果越不可靠

• Surface Pair – 根据选择的两个曲面得到一个中面


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抽中面 : 工具

• 中面抽取后可以用 midsurface 面板中的工具进行修改• Quick Edit – 通过修改曲面定点位置修补中面• Assign Target –quick edit 的扩展 , 操作方法类似• Replace Edge – 通过合并曲面的边来填充间隙和细长条（ slivers ）

• 同 edge edit 面板• Extend Surface – 延伸两曲面（如：筋板）直到相交• View Thickness – 使用从两个曲面定点延伸出来的白线查看中面的厚度（鼠标查询处）


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抽中面 : 流程和策略

1. 得到一个封闭的面组或一个体• Midsurface : auto midsurface 要求一个封闭的体• 如果需要，使用拓扑修理工具

2. 对于复杂的部件 , 可以尝试 defeature 一些定义体的曲面• 对于简单的零件 create / solid 可能会得到一个更好的结果

3. 用 midsurface 面板生成中面 : auto midsurface • 需要更多控制时使用 surface pair 子面板• 使用 midsurface : editing tools 调整中面

4. 察看中面并用中面编辑功能修正错误• 一般使用 quick edit


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Do-it-yourself

Exercise: Generating a Midsurface• Page 70


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Defeaturing: What is it?

• 根据分析要求 , 某些几何上的细节可以忽略 . 这依赖于 :• 部件中装配中的重要性• 特征相对于分析关键区域的位置• 特征的尺寸 vs. 网格的平均尺寸

• Defeaturing ：移除部件中的细节使部件形状更简单

Surface fillet

Pinholes

Edge fillets


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Defeaturing: 工具

• Geom/Defeature 面板• Pinholes: • 在曲面上查找封闭的自由边（孔）

• 填掉小孔• 在中心位置生成一个 fixed point

• Surf Fillets: • 查找作为其他曲面的圆角的曲面• 延伸响应曲面去处圆角

• Edge fillets: • 在曲面上查找圆角• 将圆角转化为直角

• Duplicates: • 查找并删除重复曲面• Symmetry: • 在单个 component 查找对称曲面

• 删除曲面或将曲面放入不同的 components


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Do-it-yourself

Exercise: Removing details from a Midsurface Model

• Page 75


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拓扑细化 : What is it?

• “Topology refinement” 是指通过修改拓扑得到质量更高的网格• 与 defeaturing 不同 , 它通常不改变零件外形

• CAD 几何常常会有影响网格质量的拓扑细节• 曲面曲率变化的地方就会存在 Edges • 平坦广顺的区域也会被切成几个面• Automesher会在存在 edge 的地方强制沿着 edge 放置节点，在存在固定点的地方

必须放置结点• 这将产生长度很小或角度很小或长宽比很大的单元，具体情况和几何形状有关

• CAD 几何曲面有时也会有复杂的外形• 在高度复杂的形状难以得到高质量的网格• 在曲面上增加 edges将曲面切成更容易划分的小区域• 在需要有节点的地方增加固定点可以更好地控制网格


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拓扑细化 : 例子

抑制边增加边移除固定点

增加固定点

合并固定点

Aft

erB

efor

e


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拓扑细化 : 工具

Edge edit• Toggle – 选择一条共享边并抑制• (Un)Suppress – 一次选择多条共享边并抑制

Point edit• Add – 增加固定点以控制网格模式

• 沿着 edges增加固定点以控制节点分布• Suppress – 去除不想要的固定点• Replace – 在同一个地方合并两个固定点 • Project – 将固定点投影到邻近的 edge

• 需要的两个 edges 之间对齐网格的时候有用

Surface edit – 包含通过切割 surfaces 增加 edges 的所有功能• 增加 edges 有助于在一个大的区域控制网格模式• Trim with nodes – 用 node 切割 surfaces• Trim with lines – 用 lines 切割 surfaces• Trim with surfs/plane – 用其它 surfaces 或定义一个 plane 切割 surfaces


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Quick edit• 包含其它面板中已有的很多工具• 主要是只需少量用户输入的快速编辑工具

• Split surf-node: 通过两个 nodes 之间的一条直线增加一个 edge 或切割一个 surface

• Split surf-line: 通过一个 node 和一条 edge 之间的垂线增加一个 edge 或切割一个 surface .

• Washer split – 沿着孔在曲面上生成一圈圆边• 沿着孔边生成一圈全四边形网格时很有用

• Toggle – 同 edge edit 面板• Remove Point – 删除选择的 fixed point


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Quick edit, 继续

• Replace point – 同 point edit 面板• Add/remove point : point – 通过选择位置创建一个新的 • Add point: line – 沿着 edge 创建用户指定个数的固定点 along the selected

edge

• Project point – 同 edge edit 面板


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拓扑细化 : 技巧

• 划分部件网格• 眼观部件查找是否有糟糕的网格模式• 使用单元检查功能查找单元质量较差的部位

• Check elems 面板 , QI 面板等

• 使用 edge edit :(un)suppress 抑制 edges • 使用不同的法向角度设置使得一次可以抑制尽可能多的

• 有时先抑制所有 edges 然后对需要的 edges 进行会更方便

• 在增加固定点之前先将原先的抑制掉• 尽量抑制掉不需要的固定点

经验之谈：没有固定的流程可供遵循，孰能生巧！


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Do-it-yourself

Exercise: Refining Topology to Achieve a Quality Mesh

• Page 84


Automeshing

Checking and Editing Mesh

Batch Meshing

Chapter 3: Shell Meshing


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Automeshing: What is it?

• automesh 面板在已有曲面上创建网格 • 可以快速生成网格

• 大部分从 CAD软件导入的部件都是以曲面（或者实体）的形式存在的• Automesh 允许一次对多个曲面进行划分• 曲面正确连接则网格也会正确连接


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Automeshing: What is “topology”? 什么是拓扑？

• 拓扑是部件内每个曲面与其相邻曲面的连接方式• 曲面的连接关系是由 edges 控制的 • 如果 edge 与多个曲面相连，则认为这些曲面是相连的• 曲面的 edges根据连接曲面的个数进行归类、命名并以不同颜色显示

Free edge (red) 自由边（红色）• 只与一个曲面相连• 曲面之间有自由边表示曲面在这里是

不共边的

Shared edge (green)共享边（绿色）• 与两个曲面相连• 被连的两个曲面共边

Suppressed edge (blue)• 相当于把曲面进行合并

T-junction edge (yellow)T 型连接（黄色）• 与三个或三个以上曲面相连• 例如：注塑件的加强筋结构• 曲面是共边的


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Automeshing: 拓扑如何影响网格

• 曲面 edges 控制曲面交界处的网格生成方法 :

两个曲面间的自由边

划分网格时节点沿着edge 分布

网格是不连续的 ; 沿着 edge 实际上是有两列不重合的节点 ( 图中将节点分开显示只是为了说明 )

5

5

5

2

2 3

3

两曲面间的共享边

网格正确连接 ; 沿着 edge的节点是重合的

划分网格时节点沿着 edge 分布

Free edges (red)自由边 Shared edges (green)共享边

5

5

52

2 3

35


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Automeshing: 拓扑如何影响网格

• 曲面 edges 控制曲面交界处的网格生成方法 :

两个曲面间的抑制边

Edge 被忽略 ; 节点不再沿着该 edge 分布

划分网格时相当与合并了两个曲面 ; 节点不再沿着该 edge 分布

连接 3 个曲面的边

网格正确连接 ; 沿着 edge的节点是重合的

划分网格时节点沿着edge 分布

5

5

55

5

5

5

5

4

43

3

33

Suppressed edges (blue)抑制边 T-junction edges (yellow)T 型连接边


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Automeshing: 流程和策略

• 使用几何清理工具处理曲面连接关系• 用 Automesh划分曲面网格

• 设置想要的大致网格尺寸• 使用 type （单元形状）和 algorithm （算法）设置全局网格（ style ）模式• 修改局部的网格密度以得到更好的网格模式• 调整问题曲面的 biasing （偏置）， (也可以达到调整网格模式的目的 )

• 使用 HyperMesh 的网格编辑工具修复 10-20%质量或网格模式较差的单元 • 90% 的单元较好时，不要删除这些网格。保留它并手工修复剩下的 10% 单元

• 关键是经验 : 练习 !

• Goal: get the mesh to be approximately 80-90% good quality


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Exercise: Meshing a Channel Bracket• Page 101


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Exercise: Mesh cleanup of a Plastic Cover

• Page 113


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Batch Meshing: 批处理网格划分介绍

• 以批处理的模式进行几何清理和 automeshing• 由于用户的交互最小化，可以大幅度提高划分网格的生产率（特别是对于大型装配

件）• 使用 criteria 和 parameter 文件决定部件的网格如何划分• 单次运行可以划分多个文件的网格


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Batch Meshing: 流程和要求的输入

1. 创建 / 指定 Configurations （配置文件）

• 结合了 element criteria 和 geometric parameters

• Element criteria （单元标准）是单元质量要求

• Geometric parameters （几何参数）是指其它要求 ( 单元类型 , 去除小孔 , 去除圆角等 )

• Criteria 和 parameters 可以使用 Criteria and Parameters Files Editor编辑


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2. 注册和指定 User Procedures ( 可选 )• Custom TCL scripts (macros) created by the user• Performs additional operations on models during the batch run• Pre Run and Post Run options can specify procedures performed before or after

the run• Can specify when the procedure should be performed during the run

• Pre-geometry load – as soon as batch mesher is invoked• Pre-batch mesh – just before loaded geometry is meshed• Post-batch mesh – after meshing is finished

3. 设定 Batch Mesh 任务• 指定几何文件存放文件夹• 从目录中选择几何文件• 为每个文件选择配置文件和网格类型• 为需要的文件选择用户自定义程序• 指定网格文件存放目录• 运行 batch mesh任务


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4. 监视任务的（ Run Status ）运行状态• 使用 Run Status tab跟踪所有递交的任务• 使用 Load Mesh 在新的 HyperMesh 进程中打开所选文件查看生成的网格


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Exercise: Batch Meshing a Shell Bracket• Page 130

hypermesh traing - day 1

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