HyperMesh 基础教程：概述与有限元分析简介

1.1 HyperMesh 概述

本节将介绍有限单元法基本原理，HyperMesh 软件基本功能及界面介绍，获取在线帮助等内容。

 1.1.1 有限元分析方法简介

有限单元法（FEM）是一种可以精确预测复杂结构在外界载荷作用下响应的方法，该数值方法起源于上世纪 50 年代。在有限单元法出现之前，验证设计方案或评估理论的唯一途径是物理实验，这不仅需要花费大量的时间而且成本昂贵。虽然有限单元法不能代替最终的物理实验和设计验证，但在缩短设计周期和降低研发成本方面，起到了非常显著的效果。

一开始，有限单元法只能应用于大型计算平台。随着功能强大的个人电脑的出现，加上 HyperWorks 等卓越的软件包，现在有限单元法已经进入了工程师的桌面。这些进步极大推动了有限单元法的广泛应用并且提高了求解精度。目前，在汽车、航空航天、国防、消费品、医药、石油与天然气、建筑等众多行业，有限单元法已经成为一种重要的、不可或缺的工具。

有限单元法的应用分为三个阶段：前处理、求解和后处理。这三个阶段概述如下：

阶段一：前处理

前处理是创建分析模型的阶段，也就是将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数的过程。在正确的建立包括单元类型，材料模型并施加载荷及边界条件，定义求解器所需的控制卡片等各类满足求解所需的必要信息后，即可得到求解器可以识别的模型文件，提交求解器进行解算。

阶段二：求解

求解过程可由任意一款商用有限元求解器（如 Radioss、Nastran、LS-Dyna、Abaqus 和 Ansys 等）完成。这些求解器读入阶段一中 HyperMesh 创建的模型文件然后计算结构对输入载荷的响应。常见的结果输出有位移、应变、应力以及加速度等结果，它们存储在结果文件中，在后处理阶段可通过 HyperView 查看。

阶段三：后处理

后处理是查看求解结果的过程。HyperView 可为任意所需结果提供高质量的彩色云图以及动画，指定信息可以在多个窗口中查询、显示或是根据查询信息绘制曲线图。针对不同用户还提供定制界面功能。

1.1.2 HyperMesh 介绍

Altair HyperMesh 是一个高性能的通用有限元前、后处理器，支持在交互及可视化的环境下分析设计方案性能。HyperMesh 的用户界面易学易用，可进行多种 CAD 模型与有限元模型的直接读入，大大降低了重复性建模工作。其高级的建模功能，如丰富的网格控制和模型管理、网格变形工具、变厚度几何模型中面自动化抽取等，能帮助用户高效处理复杂的几何和网格模型；增强的实体四面体网格划分和六面体网格划分功能降低了模型交互式控制的次数；网格批处理功能将人工几何清理和模型控制工作量降至最低。

HyperMesh 优势：

强大的有限元分析建模企业级解决方案。 

• 通过其广泛的 CAD/CAE 接口能力以及其可编程、开放式构架的用户定制接口能力，HyperMesh 可以在任意工作领域与其他工程软件进行无缝连接工作。

• HyperMesh 为用户提供了一个强大的、通用的企业级有限元分析建模平台，帮助用户降低在建模工具上的投资及培训费用。

无以伦比的网格划分技术——质量与效率导向。

• 依靠全面的梁杆、板壳单元、四面体或六面体单元的自动网格划分或半自动网格划分能力，

HyperMesh 大大降低了复杂有限元模型前处理的工作量。

通过批处理网格划分（Batch Mesher）及自动化组装功能提高用户效率。 

• 批处理网格生成技术：无需用户进行常规的手工几何清理及网格划分工作，从而加速了模型的处理工作。

• 高度自动化的模型管理能力，包括模型快速组装以及针对螺栓、点焊、粘接和缝焊的连接管理。

互式的网格变形、自定义设计变量定义功能。 

• HyperMesh 提供的网格变形工具帮助用户无需重新修改原有网格即可自动生成新的有限元模型。

提供了由 CAE 向 CAD 的逆向接口。

• HyperMesh 为用户提供了由有限元模型生成几何模型的功能。

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