3.2.3 Hypermesh網格劃分

CAE網格劃分的基本原則：

（1）網格數量：網格數量對于有限元分析影響較大，模型網格數量較少，會使運算結果偏離較大，計算精度較低，但軟件計算時間較短；當網格數量較多時，運算結果的精度會很高，結果更接近實際工況，但運算時間會幾何式增長，影響工作效率。在增加網格數量時，精度會持續增加，但當網格數量增加到一定數量，精度增長的很小，軟件的計算時間則會非常長。所以，對于網格數量的確定要權衡計算精度與計算時間的關系。

（2）網格形狀：二維網格劃分主要有四邊形和三角形單元兩種網格形式。四邊形單元的長與寬盡量相同，網格出現狹長狀，四個內角的角度不能相差太大；三角形單元不能出現較小的的銳角，會嚴重影響網格質量。三角形網格相較四邊形網格精度更低，運算結果不準確，所以要保證模型的網格盡量為四邊形單元分布。

（3）網格疏密：網格的密度會影響計算結果，模型應力變化較大的區域可用高密度網格；一般來說，在應力較大的部位也可增加網格密度，這樣可以較為準確反應應力和位移的變化規律，使應力計算更加準確，如圖3-17所示。

 圖3-17 網格疏密

Hypermesh可以創建3節點的三角形、4節點四邊形、6節點三角形和8節點四邊形單元。Hypermesqh中板殼網格劃分工具有automesh自動劃分網格和網格調整，如圖3-18所示，副車架網格劃分時采用2D網格，element size=5mm，mesh type采用quads only，即網格單元采用四邊形單元，局部過渡區域采用三角形單元。

 圖3-18 automesh功能

自動劃分網格功能下也可通過調節節點數量改善網格質量，如圖3.19所示為副車架吊耳的網格劃分，通過增加或減少節點數量使網格更加規整。

 

圖3-19 網格節點調整

對曲面進行分區操作可有效的優化不同區域網格的質量，使網格適應不同的區域。具體操作采用Geom中的split surf-node或split surf-line功能對曲面進行分區，如圖3-20所示，分區操作前后曲面網格質量變化。

 

 

圖3-20 網格質量變化

曲面上的硬點也是影響網格分布質量的重要因素。網格單元的節點與硬點位置重合，硬點位置往往就是網格節點的位置，不規則或多余的硬點降低網格質量。在Geom模塊中運用add/remove point消除硬點，如圖3-21所示消除硬點后網格更加規整。

 

3-21 去掉硬點后的網格質量變化

    如圖3-22所示，曲面間大圓角上有很多共享邊，共享邊之間的距離很小會影響網格的長寬比，導致網格單元狹長。將共享邊利用toggle工具刪除，使網格尺寸符合要求。

圖3-22 去除共享邊網各質量變化

繼續提高網格質量，特別是數量不多的網格單元，可用到Hypermesh中qualityindex功能對幾個網格單元調整。如圖3-23所示，其中我們可以用到的功能選項是place node，通過手動調節網格單元的節點改善網格單元形狀；element optimize和node optimize分別自動調節網格形狀和調整各節點使網格質量提高。網格質量分為五個級別分別為：ideal、good、warm、fail和worse，基本的網格要求是不能出現fail和worse級別的網格單元。

3-23網格單元質量調節功能板塊

經過上述一系列的網格劃分、網格質量檢測和網格質量調整，將副車架吊耳、縱梁、副車架上板和下板以及副車架加強板轉化為網格單元，逐漸建立了符合要求的副車架網格模型，如圖3-24所示。

 

 

圖3-24副車架網格模型

副車架網格單元5mm，網格單元統計：

Total number of nodes: 28086；

Total number of elements: 26945；

26649 linear quadrilateral elements of type S4R；

296 linear triangular elements of type S3；

三角形網格占比1.11%。

3.2.4 模型材料創建與賦予

用軟件進行有限元分析時要特別注意單位制問題，多數物理量的單位是一一對應的。對副車架進行有限元分析的單位制為：

（1）創建材料

在Hypermesh中根據單位制要求輸入材料屬性，如表3.2所示。

? 創建截面

分別創建各個部件的截面，將創建的材料賦予截面，并編輯thickness。不同部件的厚度如表3.3所示。

表3.3 副車架各部件的厚度

至此，Hypermesh中對副車架的預處理完畢，接下來要創建Hypermesh與ABAQUS的接口，即使Hypermesh的分析數據導入ABAQUS繼續分析處理。Hypermesh中導出文件選用Solver Deck輸出.inp文件。