hypermesh聯合ansys的案例
hypermesh-ansys聯合仿真-《梁單元3》
1.理論計算
上式為計算懸臂梁的第一階固有頻率的計算公式，式中：
E：材料彈性模量-210000MPa
I：梁截面的慣性矩-2.6667mm^4
L：100mm
b:2mm
h:4mm
m:梁的質量-7.85e-9t/mm^3*(2mm*4mm*100mm)=6280e-9t
理論計算得第一階固有頻率為：167.078Hz
2.梁單元
這里分別采用兩種梁單元 ，低階的beam188和高階梁單元beam189，其中beam188單元又分別采用一次形函數和三次形函數分別計算，形函數設置方法參考《
hypermesh-ansys聯合仿真-梁單元1
》。
下表是兩種梁單元的結果對比：
可見采用低階beam188單元設置三次形函數在較粗的網格尺寸時就可以達到較高的計算精度，此時100mm長的梁劃分5個網格結果就達到了收斂。
3.實體單元
這里同樣分別實體單元的采用低階單元和高階單元，對比結果如下表：
可見需要采用很細的網格尺寸才能達到收斂結果，但是仍然達不到梁單元的精度。
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針對細長結構件建模時并非只有梁單元和實體單元這兩個選擇，針對等厚度壁的梁還可以使用殼單元建模，而且在梁建模時并非一定是梁單元或實體單元或殼單元最好，需要根據實際情況進行判斷，下一篇文章《hypermesh-ansys聯合仿真-梁單元4》進一步說明不同單元計算的不同及其本質原因，作為建模時的參考。
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精彩鏈接：
《hypermesh-ansys聯合仿真-梁單元1》
《hypermesh-ansys聯合仿真-梁單元2》
《hypermesh-ansys聯合仿真-梁單元4》
《正確選擇梁單元及如何考慮梁剪切變形》
展開 hypermesh-ansys聯合仿真-《梁單元1》
HyperBeam view視圖下開始都是空白的，在左側右擊空白區域在彈出的快捷菜單選擇創建，選擇ANSYS下預設的截面類型，選擇csolid即為圓形實體截面，新建的截面名稱命名為section_csolid。設置半徑為2，視圖區顯示截面效果，右側顯示截面的幾何屬性。
切換回到Model View視圖下，選中property下的section，將Hyper beam section設置為剛才新建的section_csolid，此時再通過設置在圖形區顯示出了梁的3D效果，如下圖的最下面圖標。
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《hypermesh-ansys聯合仿真-梁單元2》
《hypermesh-ansys聯合仿真-梁單元3》
《hypermesh-ansys聯合仿真-梁單元4》
《正確選擇梁單元及如何考慮梁剪切變形》
展開 hypermesh-ansys聯合仿真-《基本步驟2》 ￥1
在前文《hypermesh-ANSYS聯合仿真-基本步驟1》中詳細說明了hypermesh-ANSYS聯合仿真的基本步驟，文中主要說明的是用hypermesh前處理生成CDB文件后讀入APDL再進行分析，本文簡單介紹如何將CDB文件讀入workbench進行分析，hypermesh生成的CDB文件可以直接讀入APDL進行分析，但是因為兼容性問題往往不能直接讀入workbench。
hypermesh-ansys聯合仿真-《基本步驟1》
1.Hypermesh
Hypermesh是一個通用的有限元前處理平臺，提供了比較全面的CAD接口，支持大部分CAD文件的識別，也提供了比較全面的CAE求解器接口，支持大部分求解器，提供了大部分求解器下的單元類型和設置。
2.Ansys
APDL是ANSYS的經典界面，通常所說的ANSYS就是指經典的APDL界面，APDL界面可以完成從建模、計算分析和后處理，APDL的參數功能非常方便，通過參數化的語言可以大大提高重復性的建模、載荷施加及后處理分析工作，大大提高分析效率。但是對于實際工程中的問題往往很難實現參數化建模，因為實際工程中的模型往往比較復雜規模也比較大，尤其對于復雜裝配體結構，單獨通過APDL很難高效完成建模工作。
3.Hypermesh-Ansys聯合仿真
結合hypermesh的高效前處理功能和ANSYS的參數化載荷施加和參數化后處理功能可以大大提高項目分析效率，下圖是hypermesh完成前處理后導出CDB文件讀入APDL后輸入的參數化分析語言，讀入模型后再執行下圖命令自動完成物理場轉換、載荷施加、分析步設置、求解器設置、開始求解等剩下的全部過程，當然也可以另外添加后處理的參數化過程自動輸出關心的計算結果。
4.Hypermesh-Ansys聯合仿真基本過程
一般建議采用ANSYS中的SCDM前處理模塊先對CAD模型進行大部分的幾何處理，比如修復幾何錯誤、抽中面、刪除孔等小特征，通過拉伸和移動調整幾何，經過上述步驟基本可以完成80%-100%的幾何簡化工作，然后再導入hypermesh進行簡單處理再劃分網格、賦予單元、材料、截面、建立模型連接裝配、建立接觸關系等工作。
展開 
HyperMesh與ANSYS聯合仿真（一）
眾所周知，HyperMesh是一款卓越的前處理軟件，擁有無與倫比的網格劃分能力。筆者用過的最好用的前處理軟件，一款是ANSA，另一款就是HyperMesh。HyperMesh開放的架構提供了廣泛的CAD、CAE和CFD軟件接口，并且支持用戶自定義，從而可以和任何仿真環境無縫集成。
ANSYS功能強大，現在已成為國際最流行的有限元分析軟件，在歷年的FEA評比中都名列第一。目前，中國100多所理工院校采用ANSYS軟件進行有限元分析或者作為標準教學軟件（摘自百度百科）。同時ANSYS還是性能卓越的
多物理場耦合分析軟件。筆者之所以一直放不下對ANSYS的熱愛，一個原因是ANSYS擁有數量龐大的
單元庫，幾乎為所有的分析類型和要求都指定了特定的單元；另一個就是ANSYS的
參數化設計語言APDL，也就是平常大家所說的命令流。
既然兩款軟件都這么強大，那么聯合起來會怎么樣？下面筆者用一個簡單的
帶孔薄板拉伸（
平面應力問題）的例子來講解一下HyperMesh與ANSYS聯合仿真的關鍵步驟及注意事項。
本例仍然使用公眾號文章《ANSYS與材料力學之軸向拉伸和壓縮（六）》中使用
的模型、載荷及邊界條件。
Step1：設置求解器選項。
打開HyperWorks2020，在File中將Solver Interface設置為Ansys。
Step2：建立幾何模型。
在HyperWorks的Geometry模塊中建立帶孔薄板的平面模型如下圖所示。長為20mm，寬為10mm，孔徑為2mm。厚度設置為0.1mm（在平面單元屬性中定義）。
Step3：創建Sensor來存儲單元類型。
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在《hypermesh-ansys聯合仿真-梁單元3》中對比了梁單元和實體單元的結果，表明梁單元計算結果更容易接近理論計算值，且付出的計算資源是很小的。但并非所有情況都是這樣，下面介紹一種情況實例來說明問題。
如圖兩端固支的C型薄壁梁，在梁中心位置作用一個F=100N的集中力，具體作用點是C型截面的上邊沿（上右圖），下面分別采用梁單元和殼單元分別計算該結構工況下梁的變形梁，讀者可以自行計算嘗試并分析哪種結算結果更可靠？造成這個結果的原因是什么？我們如何在梁單元與殼單元之間做選擇
梁截面尺寸
HyperMesh與ANSYS聯合仿真（一）
眾所周知，HyperMesh是一款卓越的前處理軟件，擁有無與倫比的網格劃分能力。筆者用過的最好用的前處理軟件，一款是ANSA，另一款就是HyperMesh。HyperMesh開放的架構提供了廣泛的CAD、CAE和CFD軟件接口，并且支持用戶自定義，從而可以和任何仿真環境無縫集成。
ANSYS功能強大，現在已成為國際最流行的有限元分析軟件，在歷年的FEA評比中都名列第一。目前，中國100多所理工院校采用ANSYS軟件進行有限元分析或者作為標準教學軟件（摘自百度百科）。同時ANSYS還是性能卓越的多物理場耦合分析軟件。筆者之所以一直放不下對ANSYS的熱愛，一個原因是ANSYS擁有數量龐大的單元庫，幾乎為所有的分析類型和要求都指定了特定的單元；另一個就是ANSYS的參數化設計語言APDL，也就是平常大家所說的命令流。
既然兩款軟件都這么強大，那么聯合起來會怎么樣？下面筆者用一個簡單的
帶孔薄板拉伸（平面應力問題）的例子來講解一下HyperMesh與ANSYS聯合仿真的關鍵步驟及注意事項。
本例仍然使用公眾號文章《ANSYS與材料力學之軸向拉伸和壓縮（六）》中使用
的模型、載荷及邊界條件。
Step1：設置求解器選項。
打開HyperWorks2020，在File中將Solver Interface設置為Ansys。
Step2：建立幾何模型。
在HyperWorks的Geometry模塊中建立帶孔薄板的平面模型如下圖所示。長為20mm，寬為10mm，孔徑為2mm。厚度設置為0.1mm（在平面單元屬性中定義）。
展開 hypermesh-ansys聯合仿真模型裝配2
接著上一篇《hypermesh-ANSYS聯合仿真模型裝配1》繼續，這一篇介紹鉸鏈接的模型裝配。
圖1
在機械設備中經常有百葉的安裝，比如門窗等，一般這些結構在6自由度的某一個方向上的剛度是非常小的甚至接近為0，但在其他5個自由度上剛度是非常大的，如圖1是一對通過鉸鏈銷連接的門，其中一面固定，另一面可以繞藍色的銷旋轉，建模時可以將銷簡化為截面是圓形的梁單元，然后分別與兩側門建立連接關系。
圖2
銷與兩側門建立連接關系時，與紫色門建立6自由度耦合關系，紫色門為固定側加固定約束，與綠色門建立連接關系時建立5自由度耦合關系，釋放繞銷軸的旋轉自由度。連接效果圖如圖3所示。
圖3
圖4釋放旋轉自由度
圖5第一階模態振型
圖5是建立裝配模型后進行模態分析得到的第一階模態振型，振型為活動門繞銷旋轉。
展開 hypermesh-ansys聯合仿真模型裝配1
圖1.4連接效果
需要說明，建立好連接后需要在新建的耦合節點上再建立一個質量非常小的質量單元，在《hypermesh-ansys聯合仿真之質量單元》中已經進行過說明。
2.建立螺栓梁單元
圖2.1
首先按照1中的方式分別在兩個孔建立耦合節點，如圖2.1和圖2.2.
圖2.2
然后以兩個新建的耦合節點為端點建立梁單元，如圖2.3紅色的梁單元。
圖2.3
3.建立實體單元
建立實體單元更接近實際結構，但是計算量也會增加不少。采用實體單元有兩中方式，一種是螺栓與被連接件采用綁定約束，這種可以應用于靜力學和線性動力學分析；另一種是螺栓與被連接件采用非線性接觸，此時不能應用與線性動力學，但是可以應用與非線性靜力學和動力學分析，當應用于線性動力學時要么報錯要么自動將非線性接觸自動轉化為綁定接觸。
4.總結
上面3中建模方式采用策略如何？對于線性動力分析中，包括但不限于運輸振動、諧響應等建議一般采用第1種和第2種建模方式，首先結構簡單特別是螺栓連接比較多的裝備中相對第3中建?？梢悦黠@降低單元數量，如果同時關注螺栓應力可以采用第2種，如果螺栓應力是主要校核點還是采用第3種建模方式，特別是對一些比較重要的法蘭、壓力容器等強度校核時根據情況選擇實體建模并做非線性分析。
展開 hypermesh-ansys聯合仿真之彈簧單元2 ￥1
圖1
壓縮機是空調主要的振動元器件，壓縮機主體通過底部的若干個橡膠腳墊安裝在壓縮機安裝框架上，壓縮機的振動主要通過兩個路徑傳遞給空調框架：1.通過橡膠墊傳遞給壓縮機安裝架然后進一步傳遞給整機；2.通過壓縮機的吸排氣管傳遞給整機。需要平衡兩個路徑，來平衡整機振動和管路振動，傳遞給管路振動能力較多時會增加管路泄漏的概率。
hypermesh-ansys聯合仿真之接觸分析1
4.設置求解控制
進入求解控制面板，分別按照1-7設置求解控制：
1.進入求解器
2.求解類型選擇靜態求解
3.打開大變形至on
4.打開自動時間步
5.最大時間步設置40，最小時間步12，初始時間步20
6.設置輸出ALL
7.載荷步設置全部為1
5.求解
輸出保存CDB文件，打開ANSYS導入后自動開始求解，求解完成后進入后處理如下圖為接觸壓力分布圖。
基于hypermesh與ansys apdl的聯合仿真——如何建立運動副
最近重點學習了一下這方面的內容，談談我的感想：
1.使用hypermesh去建立運動副相比于workbench來說操作上的繁瑣程度高了不止一點，所以其實不是很懂學這個的意義在哪里；
2.唯一覺得可能有用的在于后續去在dyna聯合仿真中去建立運動副有一定的參考意義，再者就是apdl本身在后處理方面的批量化于實時性的反饋比較好，這是我個人的理解；
3.最后說說瑕疵吧，我用的hypermesh是2021版本的，算是老版本最后一代，但是在接觸建立上也沒有了contact manger這個選項，所以學習這塊的知識還是下了一些功夫，再者hypermesh在定義時定義的參數不夠apdl的要求，這個也是一個難點，需要后續在apdl中去補充這些內容，所以我深刻的感受到了workbench的便捷性，但是也體會到了它自身所忽略的底層邏輯。
下面就介紹運動副與轉動副的建立：
轉動副
這里采用的是一個單獨的齒輪，用了結構化的網格劃分方式，轉動副是對地的轉動，同理繞軸的轉動也是異曲同工
網格劃分采用的hypermesh的劃分，在劃分過程中體會到容差這個選項的關鍵，真的是解決了很多問題，其次要多多使用共節點，tool-edge可以避免后續眾多的問題，最后要face，edge去檢查自由邊，t型邊，沒有問題再進行之后的操作。
展開 HYPERMESH與ANSYS WORKBENCH的聯合仿真
在有限元領域，HYPERMESH是最有名氣的網格劃分軟件，而ANSYS WORKBENCH是性能卓越的多物理場耦合分析軟件，如何實現強強聯合，使得可以用HYPERMESH對模型進行網格劃分，然后導入到ANSYS WORKBENCH中進行分析，引起了許多CAE工程師的關注。但是無論是網絡媒體，還是從公開發表的文獻上，還沒有看到相關的例子。有鑒于此，筆者對此問題進行探索，找到了一條合適的道路。下面從一個例子出發，一步步地說明如何使用二者進行聯合仿真。
例子如下。兩根懸臂梁A和B，一根在另外一根的上方，而二者之間略有間隙。現在左邊懸臂梁上施加向下的均布載荷，考察當載荷集度漸漸增加時，該懸臂梁是如何壓迫下邊的懸臂梁，從而導致其發生變形的。
使用二者進行聯合仿真的操作主要步驟如下：
1.在任何一款三維軟件(如SOLIDWORKS)中創建兩根三維懸臂梁如下圖所示，并另存為*.stp格式文件。
2.在HYPERMESH中打開此模型，并劃分網格。
3. 在HYPERMESH的組件管理器中定義單元類型，材料，并設置組件管理器。
4. 在HYPERMESH中導出有限元模型到ANSYS。這里得到一個practics.CDB文件。該文件可以被ANSYS的經典界面讀入。
5. 打開ANSYS的經典界面，使用FILE>READ INPUT FROM以讀入該文件。
6.在ANSYS的經典界面中使用文檔模型的導出功能寫出該文件，這里寫為file.cdb文件。
7.打開ANSYS WORKBENCH的主界面，并拖入一個Finite Element Modeler組件。
8.在Finite Element Modeler讀入file.cdb文件。
9.打開Finite Element Modeler，得到的有限元模型如下。
展開 hypermesh-ansys聯合仿真之LINK180單元 ￥2
圖2
圖3
圖4
設置完畢后導出CDB文件導入ANSYS-APDL進行計算（施加Z方向1G的重力加速度并設置打開幾何大變形開關）觀察變形結果，需要注意的是本模型采用的梁單元，在變形云圖中顯示梁的3D形狀和不顯示梁的3D形狀變形梁會存在略微差別，如圖3和圖4所示，為了對比方便后面統一采用不顯示3D梁形狀的變形云圖結果進行對比。
#文末有附件
hypermesh-ansys聯合仿真-《梁單元2》 ￥1
1.抽取梁截面
將CAD文件導入hypermesh后如圖1所示，然后按照圖2進入HyperBeam面板。
圖2
選擇solid section，切換到面選擇，選擇圖中梁的端面點擊create后成功提取梁的截面并自動切換到HyperBeam模塊，如圖4。
圖3
圖4
圖4中自動計算出了梁截面的形心和剪切中心，關于剪切中心的內涵參考《力學中梁截面相關的截面幾何性質及相關力學概念》。同時圖4也給出了截面8個角點的坐標，這樣根據圖中的坐標可以計算出形心離角點5和6的中點的距離為4.05。
2.建立梁軸線
回到Model界面，點擊如圖5進入創建節點界面，如圖6.
圖5
圖6
在圖6選擇Extract on line，選擇圖中所示梁截面的邊線，點擊Create后在所選線中點建立一個節點。
切換到通過坐標點建立節點，如圖7所示。鼠標左鍵連續點擊上一步創建的第一個節點確保坐標值更新為節點的坐標，然后通過坐標值更改將節點向屏幕右側移動4.05個距離，點擊Create就得到了梁截面的形心位置，如圖9。
圖7
圖8
圖9
同理，重復上述方法在梁的另一端端面的形心處建立節點。
圖10
如圖10，進入線創建截面，選擇通過兩個形心節點建立線體。
3.建立截面屬性
建立一個截面屬性并賦予Component，設置如圖11，注意secoffset選擇中心，即形心，因為之前創建線體時是按照形心位置來創建的，如果按照剪切中心來創建則統一選擇剪切中心即可。
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