一周快速掌握Hypermesh前处理及abaqus求解设置

CAE仿真技术已经是目前制造业成熟研发体系中必不可少的环节，而且随着数字化升级和智能制造大背景的推动显得越来越重要。

工程问题中涉及的CAE仿真几乎涵盖各个学科，但是无论所属哪个学科方向，基本的解决问题技术思路是一致的，包括模型前处理和计算求解以及后处理三大模块，而其中前处理模块是占据我们时间和精力最为巨大的部分，也是最考验工程师个人经验和能力的环节。

前处理工作主要包括以下几大部分：几何修复、网格划分、边界施加。每个部分均是技术活、细节活，而每个部分的处理也都直接影响我们整个分析项目的进度、精度以及最终的完成度。图1形象的给出了前处理在仿真所占据的比重，其中网格划分又是占据时间较为多的部分，是我们需要投入更时间精力的一个步骤。

图1 前处理比重示意图

Hypermesh是目前比较主流的一款前处理分析软件，在航空航天、汽车、轨道交通等诸多领域占有其一席之地。作为在广大CAE分析工程师流传和使用甚广的一款前处理软件，其整体界面直观快捷，各项命令操作极其灵活，提供诸多的快捷功能，工程师操作起来可以说比较顺畅自如。

本课程便是以网格划分为切入点，结合作者自身经验为大家阐述如何利用Hypermesh完成前处理工作的各个环节，直到最终输出基于abaqus的求解文件。

这是一门基础课程，也并非基础课程。

基础在于作者仅针对Hypermesh常用的各个功能做了介绍，更多高阶技术并未在此阐述；但是又是一门非基础课程，因为课程涵盖了作者个人的使用经验，在课程介绍中不断穿插有关使用经验的内容。

1、几何修复

几何修复关系到前处理模型的准确性，也对我们开展网格划分，高效完成划分工作获取高质量网格具有重要意义。

这部分内容需要你了解在Hypermesh中针对点、线、面的处理方式和逻辑，了解对应元素的组成和特点（如图2所示）。不同的元素软件采用不同的显示方式直观的呈现并反映几何处理的结果。

如何去除重复边？如何修补缝隙？倒角、圆角特征如何删除？细节小孔结构如何去除？所有这些在几何操作部分的功能均需要我们逐一解决，马虎不得，所以需要我们的耐心和熟练的操作技巧。

图2 几何元素组成结构

2、网格划分

网格划分占据前处理的时间通常最多，很多企业有专门的网格工程师专职画网格。复杂庞大的系统网格可以划分模块由不同的工程师独立完成，然后通过装配关系完成模块之间的衔接，可以说这部分工作既有其独立的特点，也是系统规划和团队合作的体现。

网格好坏关系求解的质量、效率，体现个人经验、能力。这部分涉及分析使用何种网格？实现此类网格划分应该采用何种路径（可能有不同的划分技术路径）？网格尺度多大合适？网格质量是否满足要求？网格划分我们需要注意哪些事项，有哪些流程工作不能缺？壳单元怎么划分和检查？实体单元有哪些划分技术，与其它单元划分有哪些不同？图3给出部分针对网格质量的介绍说明，这是网格划分工作中非常重要的指标。

图3 部分网格质量指标

此外，对于壳单元、实体单元网格质量存在质量问题的话，我们应该如何针对问题单元进行优化和修复呢？尤其是实体单元，如何操作实现整体单元质量的优化和提升？这是我们在进行单元划分时候经常需要面对的问题。

单元质量没有问题了，那么单元之间是否满足共节点要求？如何检查共节点？还有我们划分的单元网格与整个模型是否足够的匹配，是否需要做一些偏移、投影操作？对于对称实体，如何进行对称单元的划分呢？

以上是我们在进行单元网格划分的时候所应该考虑和关注的部分，只有全面系统的实施单元划分操作，才能够获得我们预期的满足计算要求的单元网格。

3、材料设置及边界施加

材质属性对计算输入非常关键，也是前处理中重要的一个环节。

Hypermesh中如何设置材料参数，如何与求解器abaqus进行匹配？弹、塑性材料力学性能如何体现？材料的单位是否一致？这也都是我们需要考虑的地方。

边界约束及载荷的加载针对不同的求解器有不同的操作。Hypermesh基本上涵盖所有求解器，所以可以实现几乎针对所有求解器的边界及载荷施加设置。基于abaqus的操作设置如何处理？每一步详细的操作怎么实现？有何注意事项？部件之间的接触关系如何确定？有哪些属性需要预先输入？各项操作与abaqus有何对应关系？这里将详细介绍，基本上集 合在几个管理界面，如图4和图5所示。

图4 分析步管理界面

图5 接触设置管理界面

整个前处理涵盖的内容非常丰富也非常复杂，但是系统的整理基本上罗列在图6中，经过系统的学习和操作，我们能够快速掌握以上前处理工作。

图6 前处理主要内容