HyperMesh与ANSYS联合仿真（一）
本文摘要（由AI生成）：
本文主要介绍了HyperMesh与ANSYS联合仿真的关键步骤及注意事项。HyperMesh是一款卓越的前处理软件，拥有无与伦比的网格划分能力，与ANSYS联合仿真可以充分发挥两者的优势。文章以带孔薄板拉伸为例，详细介绍了从建立几何模型到后处理的全过程，包括设置求解器选项、建立几何模型、创建Sensor、创建Property、创建Material、网格划分、为网格赋予属性、建立载荷和边界条件、建立载荷步、设置求解控制卡片、导出cdb求解文件、将求解文件导入ANSYS中并求解以及后处理等步骤。最后，文章指出，虽然使用HyperMesh和ANSYS联合仿真比单独使用ANSYS经典或Workbench更复杂，但对于处理复杂模型，HyperMesh还是很有优势的。
众所周知，HyperMesh是一款卓越的前处理软件，拥有无与伦比的网格划分能力。笔者用过的最好用的前处理软件，一款是ANSA，另一款就是HyperMesh。HyperMesh开放的架构提供了广泛的CAD、CAE和CFD软件接口，并且支持用户自定义，从而可以和任何仿真环境无缝集成。
ANSYS功能强大，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件（摘自百度百科）。同时ANSYS还是性能卓越的多物理场耦合分析软件。笔者之所以一直放不下对ANSYS的热爱，一个原因是ANSYS拥有数量庞大的单元库，几乎为所有的分析类型和要求都指定了特定的单元；另一个就是ANSYS的参数化设计语言APDL，也就是平常大家所说的命令流。
既然两款软件都这么强大，那么联合起来会怎么样？下面笔者用一个简单的带孔薄板拉伸（平面应力问题）的例子来讲解一下HyperMesh与ANSYS联合仿真的关键步骤及注意事项。
本例仍然使用公 众号文章《ANSYS与材料力学之轴向拉伸和压缩（六）》中使用的模型、载荷及边界条件。
Step1：设置求解器选项。
打开HyperWorks2020，在File中将Solver Interface设置为Ansys。
Step2：建立几何模型。
在HyperWorks的Geometry模块中建立带孔薄板的平面模型如下图所示。长为20mm，宽为10mm，孔径为2mm。厚度设置为0.1mm（在平面单元属性中定义）。
Step3：创建Sensor来存储单元类型。
在Model模型树下的空白处右击选择Create→Sensor，并将其命名为“PLANE”。单击“PLANE”，将Element Type改为“PLANE182”，其他选项保持默认，从而创建出我们计算时需要的单元。
Step4：创建Property来存储单元属性。
在Model模型树下的空白处右击选择Create→Property，并将其命名为“PLANE”。单击“PLANE”，将Card Image改为“PLANE182p”；将Real Constants中的THK（厚度）设置为0.1。其他选项保持默认。
Step5：创建 Material来存储材料属性。
在Model模型树下的空白处右击选择Create→Material，并将其命名为“PLANE”。单击“PLANE”，将杨氏模量改为“200000”；将主泊松比设置为0.3。其他选项保持默认。
Step6：网格划分。
为了对应前面公 众号文章的结果，此处将整体网格尺寸设置为0.4mm，孔周围局部网格尺寸设置为0.05mm。不得不说HW的Refine命令是真的好用！
Step7：为网格赋予属性。
网格划分完成以后，生成的网格没有任何属性，因此不能进行计算。我们需要把刚才建立的单元类型、单元属性和材料属性赋予给网格。单击Components中的auto1（我们建立的模型），将Card Image设置为HM_COMP，将Type（单元类型）、Property（单元属性）、Material（材料属性）分别设置为我们在Step3、4、5中建立的三个“PLANE”。
Step8：建立载荷和边界条件。
1. 建立载荷：在Model模型树下的空白处右击选择Create→Load Collectors，并将其命名为“LOAD”。然后点击命令面板中的Analysis，选择pressure，在pressure中将选择器设置为“free edges”，然后选择要施加载荷的边，并将载荷值设置为-1。单击Create完成载荷创建。
2. 建立约束：在Model模型树下的空白处右击选择Create→Load Collectors，并将其命名为“SUPPORT”。然后点击命令面板中的Analysis，选择Constrains，在Constrains中将选择器设置为“free edges”，然后选择要施加约束的边。单击Create完成约束创建。
建立好载荷和边界条件的有限元模型如下图：
Step9：建立载荷步。
在Model模型树下的空白处右击选择Create→Load Step，并将其命名为“WORK”。单击“WORK”，将Loadcol IDs设置为Step9建立的“LOAD”和“SUPPORT”。
Step10：设置求解控制卡片。
单击命令面板中的Analysis，选择control cards，选择/SOLU（进入求解模块）和SOLVE（开始求解）。这样设置完成后，将求解文件导入ANSYS中，ANSYS会自动求解。
Step11：导出cdb求解文件。
单击File→Export，选择Solver Deck，将文件名设置为“work”，保存在桌面上，将Export设置为Displayed，单击Export完成导出。
Step12：将求解文件导入ANSYS中并求解。
打开ANSYS经典，单击File→Read Input From，选择刚才生成的名为“work”的cdb文件。然后ANSYS会自动求解。
Step13：后处理。
进入后处理，观察等效应力结果，发现其与之前使用Workbench计算的结果完全一致，这是因为ANSYS经典和Workbench使用的是相同的求解器，不存在哪个精度高哪个精度低的问题。
大家可能会觉得，使用HyperMesh和ANSYS联合仿真，比单独使用ANSYS经典或Workbench更复杂了。的确是这样，对于这种简单的结构分析，使用ANSYS特别是Workbench会极大地提高效率，但处理其一些复杂模型，比如各种联结（如螺栓联结、铆接等）较多的模型，HyperMesh还是很有优势的，毕竟人家是世界领先的通用前处理软件，没有金刚钻，也不敢揽瓷器活不是？
