技術干貨丨乘用車高頻電磁網格劃分指南(HyperMesh for Feko)

讀者朋友比較熟悉結構仿真的網格劃分,但是對高頻電磁仿真的網格劃分可能接觸不多。不同的電磁求解器用的單元不同,對于Feko來說,通常以結構表面的2D網格為主,而結構分析中,結構內部的3d單元是結構性能的主要貢獻者,必須保留。

技術干貨丨乘用車高頻電磁網格劃分指南(HyperMesh for Feko)的圖1

左:電磁網格模型

右:結構網格模型

對于2d單元,二者單元類型也不同,電磁網格主要使用三角形單元,而結構網格以四邊形單元為主。

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左:電磁網格模型

右:結構網格模型

什么,三角形?那豈不是很簡單啊!結構工程師笑了。別著急,麻煩事在后面:

其次,電磁網格中部件之間的連接關系,一律采用共節點。而結構網格對于焊點、焊縫、粘膠有現成的單元可供建模,且可以使用 HyperMesh中的Connector連接元功能批量實現。所以,共節點的要求,使得電磁網格在連接上的處理比結構網格更費功夫。再次,因為厚度相較電尺寸幾乎可以忽略,電磁建模中不希望出現搭接面網格重疊的現象,這就需要將大量的法蘭搭接面刪除(當然HyperMesh中有快捷工具)。而在結構仿真中,搭接面只需要全量建模保留即可。

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左:電磁網格模型(搭接面被刪除+共節點)

右:結構網格模型(搭接面建模+焊點)

再次,因為高頻電磁仿真考慮的頻段范圍較寬,需要準備不同尺寸的5~6套模型,相適應的網格尺寸在6mm~65mm之間,而整車結構網格一般只需要兩套了,根據不同主機廠的標準,尺寸在4~10mm之間。

再有,電磁網格的2d殼單元,沒有厚度的概念,而結構仿真中的殼單元,自然是需要厚度信息的。凡此種種,只是粗略地說明電磁建模和結構建模的差異,使讀者有總體的概念。

為了說明更多技術細節和操作說明,澳汰爾中國技術團隊根據多年的工程經驗,專門撰寫了《HyperMesh for Feko 針對高頻電磁分析的整車建模指導手冊》,供讀者詳細了解。

? 下面貼上目錄和一些演示圖片供參考:

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圖 網格劃分尺寸與頻率關系

因電磁建模需要多套不同尺寸的網格模型,總體策略是先生成15mm基準網格,再由基準網格生成多套不同尺寸網格。

? 下圖是總體流程框架:

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圖 電磁網格劃分流程

又因整車零部件類型形狀、尺度和其制造工藝的不同,需要使用HyperMesh中的不同工具,下表說明了不同零部件所推薦采用的各個工具。

表 整車電磁建模中關心的零部件及其推薦的網格劃分和連接方法

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接下來貼一些實例模型圖片:

鑄造件或者一體壓鑄件的殼網格,可以使用HyperMesh的MidMesh中面網格功能,或者手動構造幾何面來生成。

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圖 減震塔鑄造件的殼單元生成

下圖用到了HyperMesh中的Shrink Wrap包絡網格的功能,一鍵生成外包絡網格。

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圖 變速箱殼體的外包絡網格

通過手動構造幾何線繼而生成面,從而得到復雜上擺臂結構的簡化電磁網格。

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圖 懸架上擺臂電磁網格

創建部件間的連接關系時,HyperMesh 的Fuse工具可以實現兩個部件之間一鍵式共節點,還能自動刪除法蘭搭接面或翻邊,以避免電磁網格重疊干涉。

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圖 車門內外板的連接,共節點+自動刪除翻邊

例如鈑金件的批處理自動網格劃分及連接:

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圖 IP橫梁的批處理網格劃分和共節點連接

對于線纜、鋼絲等零件,HyperMesh可以自動抽取其幾何中線,并生成1d單元供Feko的Cable模塊識別。

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圖 根據電纜的幾何體生成幾何中線及beam單元

轉向系統中包含很多不規則件,采用手動構造幾何的方法模擬其外表面:

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圖 轉向系統手動構造幾何體+布爾操作并取外表面網格

此外,還可以通過車身結構的對稱性,可減少一半的網格連接時間。

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圖 白車身網格的對稱生成

最終的不同尺寸的網格模型,可以基于基準15mm網格,使用HyperMesh-Remesh工具生成。

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圖 不同尺寸網格的生成

隨文還將附送demo模型和自動化腳本、BatchMesher參數文件等。

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圖 隨文附送目錄結構

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圖 附送的demo模型(基于HyperMesh 2024版本)

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