01.Hypermesh软件介绍

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一、Hypermesh软件简介

有限元法是当今工程分析中应用最广泛的数值计算方法之一，随着计算机技术的发展和商业有限元软件的推广，有限元分析技术已经发展成为CAE的核心，而贯穿于产品概念设计、详细设计和制造过程的CAE仿真技术对提高产品性能、质量起着举足轻重的作用。作为有限元仿真分析基础的有限元分析前处理技术，有限元网格划分技术和有限元建模技术越来越受到分析人员的重视。

据统计，有限元前处理要占CAE分析流程80％的时间，而且计算分析结果的准确性依赖于网格的质量，因此高性能的前后处理软件可以大大缩短CAE 分析流程的时间及成本。

Altair公司是一家具有深厚工程背景的CAE工程软件公司，旗下的HyperMesh被业内公认为优秀的有限元前处理器。目前HyperMesh软件已经成为全球汽车行业的标准配置之一，几乎所有的整车厂商和大多数配件厂商都在采用 HyperMesh，同时也应用在航空、航天、电子、通用机械、日用品等领域得到了广泛应用。

CAE驱动创新工程平台

平台解决方案

HyperMesh是一个高效的有限元前后处理器，能够建立各种复杂模型的有限元和有限差分模型，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能。

HyperMesh是可以针对有限元主流求解器的高性能有限元前后处理软件，工程设计人员可以在一个极佳的交互式可视环境下对多种设计条件进行分析。HyperMesh的图形用户界面易于学习，可以直接使用CAD几何数据和现存的有限元模型，从而减少附加的冗余数据。其先进的后处理工具可以很方便地显示复杂的模拟结果，并使之易于理解。HyperMesh的速度、灵活性和用户化功能无与伦比。

统一的前后处理环境

前处理流程：

二、HyperMesh优势

● HyperMesh是强大的交互式CAE前处理平台，与全球通用的CAD，CAE软件无缝集成，为主流求解器之间方便实现数据转换。

HM支持的CAD数据格式

HM支持的CAE数据格式

● HyperMesh在汽车、航空航天、通用机械、发动机、船舶、兵器、电子、日用消费品等行业为众多公司应用，并作为其标准的仿真前处理平台。

汽车碰撞分析

航空航天分析

发动机分析

船舶分析

活塞分析

● HyperMesh图形界面简单易学，且非常容易根据客户需要进行定制。

Hm界面

● HyperMesh提供丰富的实用工具保证高质量，高效率的网格生成，具有极其强大几何编辑和清理能力，2D和3D网格生成能力、单元编辑和质量控制功能。

六面体网格

四面体网格

流体网格

● HyperMesh具有丰富的单元库，快速的模型装配连接功能和灵活的边界条件加载方式，快速建立完整的有限元网格。

三、HyperMesh功能

1.先进的网格划分工具

HyperMesh 为用户呈现了一套简单易用的先进工具，用于构建和编辑 CAE 模型。创建 2D 和 3D 模型时，用户可使用各种网格生成功能，以及 HyperMesh 强大的网格自动划分模块。

2.高质量网格划分

表面网格划分
Solid map 六面体网格划分
四面体网格划分
CFD 网格划分
SPH 网格划分

3.网格变形

HyperMorph 是一款功能强大的解决方案，它交互式地从参数方面更改有限元模型的形状。利用这种独特的方法，可以在不降低网格质量的基础上快速更改有限元网格的形状。在变形过程中，HyperMorph 还支持创建用于后续设计优化研究的形状变量。

4.网格批处理

对于大型装配，BatchMesher是自动生成高质量有限元网格的更快方法。通过更大程度地减少人工网格划分任务，这种网格自动划分技术可为工程仿真活动节省更多时间。BatchMesher 可提供用户指定的网格划分准则和几何清理参数，并能够输出定制模型文件格式。

5.CAD 互操作性

HyperMesh 支持导入和导出的 CAD 数据格式在行业内优先。此外，HyperMesh 还具有强大的工具，用于清理导入的几何结构，从而便于高效生成高质量网格。边界条件也可直接施加到几何，并自动映射到底层单元。

END

来源：CAE碰撞仿真指导

01.LS-DYNA单元类型介绍

对于有限元仿真分析，在建立有限元模型时，选择不同的单元进行分析通常会有不同的结果。在选择单元类型时，主要考虑结构的几何形状、加载的工况条件、分析的目的、以及计算经济性，通过综合考虑选择最适用的单元类型。形状复杂的结构往往需要几种不同的单元去离散。如对于厚薄不均的空间结构，可能在很厚的部位采用三维单元，而在较薄的部位采用壳单元。即便采用相同的维数，也可能由于结构应力梯度的不同而采用不同精度的单元。LS-DYNA的单元类型包括：◆ 壳单元（Shell）◆ 体单元(Solid)◆ 梁单元(Beam)◆ 弹簧单元(Spring)◆ 质量单元(Mass)◆ 惯性单元（Inertia）◆ 安全带单元（Seatbelt）◆ ALE、Euler、Lagrange单元各类单元有多种理论算法（Element Formulation），具有大位移、大应变和大转动性能；单元的节点处计算速度、加速度和位移，单元积分点处计算应力和应变。 LS-DYNA采用线性形函数，所以是低阶单元，早期版本曾采用20节点的高阶体单元，但在用于高速碰撞等动力分析问题中，运算速度过低，对中间节点的接触处理困难，在大变形情况下没有低阶单元稳定，所以后来采用的都是低阶单元，并且高斯积分体单元采用中心单点积分，壳单元采用面内中心单点积分，壳厚度方向多点积分，当然LS-DYNA也提供多点积分的个积分单元供用户选择。线性形函数和单点积分的显式单元能很好的用上大变形和材料失效，接触等高度非线性问题。 END 来源：CAE碰撞仿真指导