Hyper-Mesh的案例
Hyper mesh輪胎有限元仿真前處理
因Hyper mesh 具有強大的有限元前處理功能，故在此對基于Hyper mesh 的輪胎建模進行講述。輪胎胎體建模時，首先要進行二維建模：
一 二維輪胎網格劃分：
在Hyper mesh中打開二維輪胎模型：
圖1.
Hyper mesh完整教程
第2章_單位一致性.pdf
第1章_常見錯誤.pdf
第3章_HyperMesh中的幾何.pdf
第4章_網格劃分基礎.pdf
第6章_2D網格劃分.pdf
第7章_3D網格劃分.pdf
第5章_1D網格劃分.pdf
第8章_單元質量和檢查.pdf
第9章_材料與屬性信息.pdf
第12章_線性屈曲分析.pdf
第10章_邊界條件和載荷.pdf
第11章_線性靜態分析.pdf
第13章_非線性分析.pdf
第14章_后處理.pdf
Hyper Mesh 網格之美-基礎教程 ￥50
本次資料經過本人多年畫網格經驗及結合眾多項目積累的成果。
知識庫
操作技巧
工作流程
實體模型切割
面分割
2D網格
3D網格
合并重復性網格（共節點）
導出網格
子午線輪胎在Free及Loading狀態下的頻響分析 ￥10
輪胎的頻響分析是基于模態分析進行的，屬動力學分析：
*STEADY STATE DYNAMICS,FREQUENCY
輪胎自由及載荷狀態下的模態如下：
現在，基于模態仿真信息進行輪胎自由頻響分析inp文件的編寫：
*HEADING
Step3:FRF based free mode from step2free_mode_.inp
*RESTART,READ
**（先進行基于模態分
析的重啟動分析）
*NSET,NSET=FRF_OUT
PUT
360,149,323
（360為輪心點）（加載點為輪心Z向，響應點為胎面和胎側點）點的選取基于Hyper mesh進行查看：
展開 
復雜艙段結構的快速有限元網格劃分
故實際建模中，需要同時考慮建模精細程度與計算效率，控制建模尺度與網格單元類型，目前可采用有限元商用軟件進行四面體快速建模，為控制單元規模和便于后語網格優化與處理，本文將綜合多個前處理軟件（包含Hyper Mesh、Apex、Patran）的優勢功能，實現快速、有效和合適的有限元網格建模，最后基于實際產品結構進行方法驗證與應用，驗證該方法的正確性和有效性。
2 有限元網格建模理論
1960年Clough在研究彈性力學的平面應變問題時首次提出了有限單元法。1963—1964年，Besseling、Melosh和Jones等證明了有限單元法與基于變分原理的里茲法是等價的[5]。其基本思路：將連續的求解域離散成一組有限個單元的集合體，進而解析地逼近求解區域；同時在每個單元內假設近似函數來表示全求解域待求解的未知場函數，如果近似函數是單元節點位移的插值函數，那么根據變分原理就能建立單元剛度矩陣。這樣，一個連續的無限自由度問題就轉變為求解離散單元節點位移的有限自由度問題。依據最小位能原理，若單元滿足問題的收斂性要求，則隨著求解區域內單元數目增加、尺寸縮小，近似解也收斂于精確解[6]。
使用有限單元法求解三維結構動力學問題，可以對空間域進行離散，單元位移場的插值函數為：
式中，u是單元內位移函數列陣，是單元節點位移列陣，N是形狀函數矩陣。
利用幾何方程和物理方程建立單元應力與節點位移的關系：
式中，Ke是單元剛度矩陣。
單元質量矩陣Me可以用位移插值函數來建立，稱為一致質量矩陣或耦合質量矩陣；若將單元的分布質量用靜力等效原則集中到單元節點上，即為集中質量矩陣。
展開 從ANSYS收購LS-DYNA談顯式動力學軟件 附ANSYS_LS-DYNA動力分析方法與工程實例下
DYNA可以在ANSYS下面建模，也可以在Hyper mesh、以及LS公司自己的前后處理系統lsprepost（功能相比ANSYS要弱）里面建模，建模后提交K文件計算，目前來看，貌似單獨的LS-DYNA求解速度要慢于ANSYS/DYNA求解速度。
正是因為LS-DYNA強大，ANSYS收購之后也就為ANSYS用戶弄了一個接口：可以通過GUI或者命令流生成LS-DYNA的K文件，但是，老用戶由于使用習慣的問題很少去用ANSYS做前處理，都是用的Hyper mesh或者其他第三方軟件，更加方便。
今天就來扒一扒與ANSYS相關的幾款顯式動力學分析工具。
1、 LS-DYNA非線性高可靠精準分析軟件
LS-DYNA 是世界上著名的有限元分析程序，由John O. Hallquist博士主持開發，也是公認的顯式積分計算程序的鼻祖。它以Lagrange算法為主，兼有ALE和Euler算法；以顯式求解為主，兼有隱式求解功能；以結構分析為主，兼有熱分析、流體-結構耦合功能；以非線性動力分析為主，兼有靜力分析功能；以有限元算法為主，兼有SPH、EFG、控制體積等算法。LS-DYNA在工程界得到廣泛應用，并被公認為是最佳的顯式分析軟件，與實驗結果的無數次對比證實了其仿真計算的可靠性和準確性。廣泛應用于國內外汽車、航空航天、模具、電子等領域。
展開 干貨分享（一）：座椅車身安全帶錨固點強度分析有限元分析規范（上）
（Hyper mesh 中的delete group，不過對于extra nodes 因為它也屬于連接，需要保留）
模態計算結束后，觀察結果，以發現缺失的連接和不正確的連接。通常缺失連接會引起低頻模態，根據結果添加連接。（注意模型在沒有約束的狀態下，會出現6階低頻剛體模態，這是正常的。）下面是座椅及座椅安全帶與車身的連接點，是主要受力位置，與之相關的區域需要細致描述。
螺栓帽直徑影響了局部受力狀態，這里網格及連接的描述最好根據cad模型決定。通常在螺栓擰緊狀態下，螺栓帽壓緊區域內的材料發生很小變形，做螺栓連接時使用rigid body 或者 剛片（剛體單元）約束這個區域。螺栓孔附近應盡量避免三角形單元。
內容太多明日開貼再繼續上傳。
展開 Abaqus在一體機整機分析中的應用
2.有限元模型
一體機有限元模型利用原有三維設計圖檔，采用 Hyper mesh 抽取劃分網格（圖 2），在塑膠面板的重要結構處對網格進行局部加密，電源、光驅、硬盤等雖然很重要但只需考慮質量效應的部件定義為剛體。利用 Abaqus/Explicit 對整機做沖擊分析，比較關心的是塑膠面板的配合以及硬盤，電源等關鍵部件帶來的影響。
3.Abaqus/Explicit 分析設定
文中鈑金件采用金屬材料，主板采用 PCB 材料，電源、硬盤等只需考慮質量，所以將其定義為剛體，并給予一定的密度，同時充分利用 ABAQUS 自動計算并調整參考點至質心的功能建立參考點來定義。
一體機整機結構比較復雜，在沖擊過程中又存在大量的接觸，因此接觸定義中，均采用General Contact(Explicit)分析步，從而大大簡化了模型的接觸定義。
沖擊波形按實驗標準情況定義。
4.Abaqus/Explicit 模擬結果
作為一個復雜的裝配件，出現問題一般為關鍵部件的大變形，如屏幕等；結構件的塑性應變以及各個部件在沖擊過程中的碰撞情況。 隨著屏幕的尺寸以及長寬比的擴大，屏幕在沖擊過程中的受力情況越來越惡劣。如圖雖然屏幕中部應力集中不是很明顯，但根據動畫模擬，其中部變形仍然很大，考慮到仿真模型沒有考慮到全部部件，對于內部結構復雜的一體機而言，屏幕和其他部件有碰撞的可能，這在后續的測試結果中也有體現。
塑膠外殼沖擊中固定螺柱附近應力集中明顯，受力狀況如圖，因為內部所有部件的重量幾乎全部有類似的六顆螺釘固定，因此在沖擊過程中受力明顯，在支柱附近如下圖
根據仿真結果，我們建議在在屏幕后增加支撐，在塑膠外殼應力集中處加大圓角，并增加肋板的料厚等措施，可以大大減小屏幕以及肋板的受破壞的情況。
展開 CAE前處理 | 框架模型 | 獲取骨架
對于規整的框架模型其實這樣建模優勢還是很大的，但那時感覺這樣還是偏于麻煩，因為要記很多點的坐標，所以更偏向于專業的建模軟件建立好框架再導入ansys中：
實際上，這種外部建模導入的方式更加通用，不光適合于ansys，還適合于hyper-mesh等軟件，但是需要注意兩點問題：
① 一般需要轉換為step/iges這種存儲草圖/曲線的中間格式，并且需要在導出的時候選擇對應的選項來確保框架會被導出，比如solidworks的草圖導出iges/step時：
②外部導入的幾何特征雖然一般能夠被識別，但是連接關系可能會存在差異，所以一定要確保導入的幾何的連接關系是正確的，比如solidworks的草圖線框導入ansys中，如果沒有合并重合關鍵點：
這種時候一般需要對幾何的關鍵點進行合并，或者在劃分完網格之后合并重合節點，否則分析結果在這些沒有連接好的地方就會直接斷開。
抽梁
對于相對有規律的框架按照上面的方式進行建模還是比較容易的，但是如果框架模型比較復雜，而手上恰好只有這樣的三維模型時，會發現手動建立框架的思路瞬間就不香了：
模型來自GrabCAD網站
因此希望軟件能夠直接根據三維模型得到其骨架，這種思路本文叫“抽梁”。顧名思義，這個時候結構的骨架就不是一根線一根線建立出來的，而是軟件根據結構的特征抽取出來。
展開 Abaqus在一體機整機前期設計中的應用
2.有限元模型
一體機有限元模型利用原有三維設計圖檔，采用
Hyper mesh
抽取劃分網格，在塑膠面板的重要結構處對網格進行局部加密，電源、光驅、硬盤等雖然很重要但只需考慮質量效應的部件定義為剛體（Rigid
body）。利用Abaqus/Explicit 對整機做沖擊分析，比較關心的是塑膠面板的配合以及硬盤，電源等關鍵部件帶來的影響。
一體機整機有限元模型
3.Abaqus/Explicit 分析設定
文中鈑金件采用金屬材料，主板采用 PCB 材料，電源、硬盤等只需考慮質量，所以將其定義為剛體，并給予一定的密度，同時充分利用 ABAQUS 自動計算并調整參考點至質心的功能建立參考點來定義。
一體機整機結構比較復雜，在沖擊過程中又存在大量的接觸，因此接觸定義中，均采用General Contact(Explicit)分析步，從而大大簡化了模型的接觸定義。
4.Abaqus/Explicit 模擬結果
作為一個復雜的裝配件，出現問題一般為關鍵部件的大變形，如屏幕等；結構件的塑性應變以及各個部件在沖擊過程中的碰撞情況。
隨著屏幕的尺寸以及長寬比的擴大，屏幕在沖擊過程中的受力情況越來越惡劣。
展開 OptiStruct在轉向系統關鍵性焊縫研究中的應用
通常用到的是基于單元彈性特征的能量法則，公式如下：
公式1 基于單元彈性特征的能量法則
2.2
優化分析結果處理
通過以上優化變量的設置提交OptiStruct計算，可以得出圖中焊縫的合理布置形式，圖中密度越大代表該處焊縫越重要，通過file-run-command file命令可以導入計算的結果文件.cmf，可以在Hyper Mesh中顯示出關鍵焊縫。
卡車氫系統的框架結構有限元分析及優化
1.2.2 建模流程
1）根據工程圖紙，利用三維軟件Solid works建模，導入到Hyper mesh分析軟件中。
2）采用梁的截面形狀定義系統結構型鋼的參數，將氫系統的框架結構劃分為氣瓶支架、電堆支架、散熱器支架。下圖是輕量化分析流程：
圖1 CAE分析流程圖
1.3 材料選擇
根據物流車車身設計規范，氫系統的框架結構骨架要依據GB/T3273-1989，因此系統結構材料主要選擇Q235A與QSte700。材料屬性表如下表1。
表1 氫系統的框架結構骨架材料選擇參考表
2 氫系統的框架結構載荷及工況
2.1 載荷處理與邊界條件
有限元分析前處理的最后一步是施加載荷與邊界條件處理。計算分析的關鍵是合理的加載方式與和正確的邊界條件。根據氫系統的載荷分布情況對其施加載荷，下表是氫系統的框架結構載荷以及施加方式。
表2 氫系統的框架結構載荷及施加方式
Hyper works軟件顯示這個系統結構工劃分為121878個單元，100546個節點。系統結構有限元模型如下圖2所示。
圖2 氫系統的框架結構有限元模型
2.2 工況描述
（1）水平彎曲工況
在中型卡車處于滿載工況下，校核卡車其前后左右各個輪胎同時著地時的整個車身骨架的剛度及強度，得到車身骨架的應力變形圖。
約束處理：約束6個方向的自由度。
經軟件分析計算，應力云圖如圖3示。
圖3水平工況下的應力云圖
由圖3以看出，該結構所受的最大應力為66.8MPa，安全系數在水平彎曲工況下為2.6，強度滿足要求。
（2）極限工況
處于扭轉工況下時，該框架受到扭矩的作用。當卡車在緊急制動經過顛簸路面時，其框架結構會遭遇極限扭轉工況。
展開 基于CFD 的新能源汽車冷卻風扇氣動性能仿真分析
本文使用CATIA三維繪圖軟件創建了風扇的模型，用Hyper mesh幾何處理，最后使用STAR CCM+計算軟件求解，介紹了冷卻風扇的氣動性能數值計算方法、求解方法以及模型計算參數的選取.計算并分析了冷卻風扇的靜壓與流量的關系，數值結果與試驗值進行對比，證明了計算模型和計算方法的準確性；同時，對風扇內部壓力場、速度場進行分析，所得結果為進一步研究新能源汽車冷卻風扇提供了一定的理論基礎與參考意義.
1 幾何模型
冷卻風扇的主要結構參數如下，葉片數：7；風扇半徑：230 mm；輪轂比：0.4；葉片均勻等距分布在輪轂上.由于冷卻風扇的原始幾何模型較復雜，在網格劃分的過程中，將對風扇流場影響小的區域 （圓角和孔）用Hypermesh軟件簡化前處理，風扇計算域網格如圖1所示，對葉片附近網格加密處理.按照冷卻風扇的試驗條件，將整個計算域劃分為入口區、過渡區、旋轉區和出口區，進出口區計算域均為半徑是2倍風扇半徑的圓柱.一般數值計算要求滿足入口區長度大于10倍風扇半徑，這里入口區長度3 000 mm；出口區長度大于12倍風扇半徑，出口長度4 000 mm.
圖1 計算域網格整體劃分
2 控制方程與邊界條件
2.1 控制方程
不可壓縮質量守恒方程為
動量守恒為
式中：P為流體靜壓；Ui，Uj為平均速度分量；xi，xj為坐標分量；μ為動力學黏性系數；μτ為湍流黏性系數.
展開 CAE前處理 | 框架模型 | 屬性賦予
上述各個部分在HyperMesh中的1D→bars→update中可以便捷的賦予：
02 截面形狀
庫截面
結構求解器一般都帶有自己截面庫，也就是我們常說的標準截面類型，如圖為OptiStruct截面庫支持的標準截面，這類標準截面的創建需要使用Hyper Mesh中的截面創建工具HyperBeam：
創建好截面之后，退出HyperBeam可以在模型樹中找到剛剛創建的截面屬性，并且能直接對尺寸進行編輯：
自定義截面
當然很多時候，除了標準截面之外還經常遇到各種異形截面。正常來說個人建議通過截面數據轉換到具有等效性質的標準截面，這樣后處理以及求解器之間的傳遞會更加容易，但是畢竟等效會因人而異并且帶來一定誤差，因此有時候還是需要創建自定義截面。
自定義截面的創建同樣在HyperBeam工具中進行，可以直接如上圖使用1D或者2D截面網格創建，也可以直接在HyperBeam繪制截面點生成，如圖所示為通過2D截面網格創建的鋁型材截面：
這樣，將建立的截面屬性賦予給梁骨架，即可得到如果所示的具有自定義截面的梁單元：
注意：使用OptiStruct庫截面時，截面屬性類型為Pbeaml，l代表library也就是庫的意思，而自定義截面由于不屬于庫截面，因此截面屬性類型為Pbeam，兩者混用很可能報錯或者應力輸出不合理。
03 截面方向
當截面形狀定義完成之后，需要確認截面在三維空間的朝向與實際方向一致。
展開 AI如何幫助工程仿真和設計提效？| Altair臺歷免費領活動
</p><p><strong>Design Explorer</strong></p><p>Design Explorer非常類似于HyperStudy，我們把HyperStudy的功能移植到了Hyper Mesh里。用過多學科軟件的都知道軟件往往可視化或者交互式都不太好，而<strong>HyperMesh本身就是一個可視化環境</strong>，可以直接對著模型交互，而且做完DOE以后，DOE的結果都可以云圖可視化。另外，Design Explorer移植到HyperMesh上做了一個比較有吸引力的事情：<strong>基于對DOE結果的自動機器學習，可以實現標量的預測、曲線的預測或者云圖的預測。</strong></p><p>2024年Design Explore還增加了生成式設計，可以把制造約束作為DOE的變量，比如設置多種拔模方向、多種對稱條件等，生成式設計可以批量生成不同拓撲優化結果，然后自動將優化結果做聚類，推薦一類最優設計模型。</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/x0yLiaf5fF6ynTjcFIMnLY0cpJEY1vN6hhzqFfsmtFVfjbFELzWz5gl0ic8vO92hVxoAEeJ2fm0YCPqbm9MDUrEA/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><strong>ExpertAI</strong></p><p>ExpertAI是<strong>把難以量化的模式通過基于AI的聚類方式，把模式做一個分類。</strong></p><p>比如想要優化鑄造過程的性能，優化的變量選擇鑄造的入口，當入口有不同的位置和間隔時，鑄造流動的均勻性是不一樣的。ExpertAI可以把云圖的模式作為約束條件考慮進來。
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