【HyperMesh宝典】之梁截面
本文介绍了如何使用HyperBeam创建梁截面，包括使用标准截面、从外部导入几何面、将2D单元转化成梁截面、用一个平面从一个实体上截取一个切面作为梁截面、将一个曲面投影到一个平面上、通过若干条折线和每条折线的厚度确定截面的形状、跳过截面形状的定义直接给定截面参数等方法。同时，文章还介绍了各种截面类型的参数含义和创建过程。
很多用户平时很少会用到梁单元，更不用说任意形状的复杂梁截面了。其实再奇葩的截面本质上也就是一个平面形状而已，我们可以像当年上小学数学课一样研究一个平面几何形状，那样学起来会感觉轻松一些，本讲会介绍如何使用HyperBeam创建截面。
HyperBeam提供了多种定义梁截面的方法。既然是一个面，自然有很多种获取它的方式，比如：
使用HyperMesh或者求解器的标准截面（standard section）
从外部导入一个几何面或者通过一圈封闭曲线创建一个面（solid section）
将2D单元转化成梁截面（solid section）
用一个平面从一个实体上截取一个切面作为梁截面（solid section）
将一个曲面投影到一个平面上（solid section）
通过若干条折线和每条折线的厚度确定截面的形状（shell section）
跳过截面形状的定义，直接给定截面参数（general section）
1
使用HyperMesh或者求解器的标准截面。
1
使用HyperMesh或者求解器的标准截面。
可选的标准截面类型因求解器而异，比如OptiStruct模板下支持的标准截面如下：
在HyperBeam中创建一个OptiStruct的L型标准梁截面步骤如下：
Step1
从模型浏览器>HyperBeam进入
Step2
在新打开的HyperBeam窗口浏览器位置，点击鼠标右键Create>Standard Section>OptiStruct>L
Step3
自动创建的梁截面如下：
Step4
在左下角更改截面参数后图形区就会更新截面形状，至此定义完成。
点击菜单栏File>Exit退出HyperBeam界面，查看Beam Section Collector下可知已创建L形截面。
2
从外部导入一个几何面或者通过一圈封闭曲线创建一个面。
2
从外部导入一个几何面或者通过一圈封闭曲线创建一个面。
Step1
创建一个曲面并导入HyperMesh。
对HyperBeam来说面从哪里来都是一样的，比如AutoCAD、Creo、UG、CATIA等CAD软件，这里使用的曲面在澳汰尔公司的工业设计软件Evolve（现在的新名字叫solidThinking Studio）里创建。
Step2
进入HyperBeam面板并设置如下：
👉 Cross section plane: 默认是所选面所在平面（可以选择投影到其它平面）；
👉 Section Base node：截面坐标系的原点位置；
👉 Orientation vector：截面坐标系的第一轴方向。
Step3
点击Create后就可以看到创建的截面和相应的参数。
上图中左下角的表格是定义五角星的各个顶点坐标（可编辑）。
3
将2D单元转化成梁截面。
3
将2D单元转化成梁截面。
该方法和方法2是几乎一样的，略去解释。
4
用一个平面从一个实体上截取一个。
4
用一个平面从一个实体上截取一个。
Step1
先把实体从外部导入HyperMesh，下图的古怪实体也是从Evolve中创建的。
Step2
在HyperBeam面板截取实体的一个截面并按照如下设置创建为梁截面。
Step3
得到截面如下：
如果选择一个更倾斜的平面去截取，结果可以是这样：
5
将一个曲面投影到一个平面上（该方法很少用得到）。
5
将一个曲面投影到一个平面上（该方法很少用得到）。
Step1
先把曲面导入HyperMesh，还是Evolve创建的。
Step2
在HyperBeam中设置如下，包括投影平面和截面坐标轴的原点和第一轴等。
Step3
投影后得到的截面如下：
6
通过若干条折线和每条折线的厚度确定截面的形状。
6
通过若干条折线和每条折线的厚度确定截面的形状。
典型的应用场景包括汽车的A柱/B柱用梁单元等效建模。这里需要说明一点，作为定义一个梁单元用的折线可以有T型连接，但是不能断成不相连的两截。也可以直接从外部导入曲线或者从曲面/实体从截取线，先通过一个例子了解大致的过程：
Step1
绘制或导入一条曲线，或者从曲面/实体上截一条，结果都是一样的。
Step2
在HyperBeam面板设置好参数并创建截面。
HyperBeam视图下的信息如下：
Step3
创建beam单元。
这里务必注意offset的方向（x轴指向是单元的节点顺序决定的，y轴是截面坐标系的第一轴，z轴由右手定则确定并且要和截面第二轴的方面吻合），另外，offset数值是HyperBeam中的值的相反数。
Step4
打开梁单元的3D显示。
结果和曲线的位置完全重合。
此外，shell section还提供了很多额外的功能。
截面曲线可以从csv文件导入，创建好的截面信息也可以保存为csv并进行编辑。
7
Generic section.
7
Generic section.
该类截面只有数值无截面图形，直接输入截面的参数进行定义，只在某些特殊场合（比如优化）会用到。
各参数的物理意义说明如下（相关公式可打开HyperMesh帮助查看）：
(点击查看大图)
