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掌握了HyperMesh的模型转换规则我能在各个求解器之间反复横跳

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在 HyperMesh中,“模型转换” HyperMesh与ANSA之间模型转换是实现跨求解器模型复用的核心功能。这里大家需要理解到,在有限元模型中,不同求解器的差异主要体现在网格之外的信息上。因此,可共用同一套网格模型,而所谓的“模型转换”,本质就是修改这些网格外的参数,比如单元类型,工况设置,卡片设置,模型连接等。而前处理工作量最大就是划分网格,这部分工作是可以省略的。

 

HyperMesh中通过Tools>convert实现模型转换,它能对当前模型切换不同求解器界面时,自动匹配component、properties 与materials的参数格式,避免因求解器语法差异导致的模型重构。

本文将从映射对象支持的求解器配置路径映射案例示四个维度,系统解读解算器模型映射的核心逻辑与应用价值。

但是目前没有一款软件能说,能将一个模型转换为目标求解器模型,完全成功的,不需要人工参与。所以功能并不完善能解决,有些信息会丢失,故模型转换也是二次开发的一大应用方向。

通常是在原始模型中获取信息,在将模型转换到目标求解器后,通过新建或者修改的方式实现,在OS转Abaqus,Abaqus转Lsdyna的问题会比较多,在OS与nastran之间相互转换就基本上不用关注了。

一、映射对象:跨求解器转换的核心

求解器属性映射的本质是 “参数格式的跨求解器转换”,其映射对象覆盖components, properties ,materials三大核心要素,具体可细分为 “ Card image” 与 “engineering attributes” 两类,确保模型在不同求解器中既能正常识别,又能保持力学特性的一致性。

(一) Card image映射

“ Card image” 指求解器用于定义properties  / materials的专属指令格式(如 Abaqus 的 “SOLID SECTION”、OptiStruct 的 “PSOLID”)。映射功能会建立不同求解器间 “指令格式的对应关系”,例如将 Abaqus 中定义实体单元properties 的 “SOLID SECTION”,自动转换为 OptiStruct 可识别的 “PSOLID” 卡片,无需手动修改指令语法。

(二)engineering attributes映射

“engineering attributes” 是模型力学特性的量化参数,映射时会确保参数含义与数值在不同求解器中保持一致,常见映射的engineering attributes包括:

  • properties class:单元积分点数量(如壳单元的 5 积分点 / 7 积分点)、壳单元厚度、梁单元截面尺寸、 gasket 单元的密封参数等;

  • materials class:杨氏模量(弹性模量)、泊松比、密度、屈服强度、摩擦系数等;

例如,Abaqus 中 “*SHELL SECTION” 卡片定义的壳单元厚度4mm,映射至 OptiStruct 的 “PSHELL” 卡片时,会自动将厚度参数填入 “T”字段,数值保持 4mm 不变,确保壳单元的力学厚度特性一致。

二、HyperMesh支持的求解器

求解器属性映射功能已兼容当前工程领域主流的有限元求解器,能满足多场景分析需求(如静力分析、动力学分析、显式冲击分析等),无需为不同求解器单独搭建模型。目前支持的求解器包括以下 8 类:

求解器名称      

典型properties 卡片示例      
Abaqus      

SOLID SECTION、      
SHELL SECTION、*MATERIAL      
LS-DYNA      

PART、      
SECTION_SOLID、*MAT_ELASTIC      
Nastran      

PSOLID、PSHELL、MAT1      
OptiStruct      

     
PSOLID、PCOMP、MAT1      
Permas      

     
SOLID、      
SHELL、*MATERIAL      
Radioss      

/PROP/TYPE1、/MAT/ELAS      
Samcef      

.SOLID、.SHELL、.MATER      

     

     

     

这些求解器的映射规则已预设在软件配置文件中,用户可直接调用,也可根据特殊需求修改配置。

三、映射规则配置路径

求解器属性映射的规则并非 “黑箱”,用户可在 HyperMesh 的安装目录中找到预设配置文件,查看映射逻辑,或根据项目需求自定义修改(如新增特定properties 的映射关系、调整参数转换格式),但建议不要修改文件。

配置文件路径

映射规则文件位于 HyperMesh 的安装目录下,具体路径为:

其中Home:

  • “UnifiedConversion” 文件夹中包含各求解器间的映射规则文件(如 Abaqus_to_OptiStruct.txt、LS-DYNA_to_Nastran.xml 等),文件以 “源求解器_至_目标求解器” 的命名格式区分,便于定位。

配置文件解读

配置文件采用 “键值对”形式记录映射规则,例如 Abaqus 到 OptiStruct 的properties 映射规则,会以 “源求解器卡片 = 目标求解器卡片 + 需映射的engineering attributes” 的格式书写,清晰标注参数对应关系。用户可使用记事本、Notepad++ 等文本编辑器打开文件,查看或修改映射规则,但需注意:修改前建议备份原始文件,避免因语法错误导致映射失效。

四、映射示例:Abaqus 到 OptiStruct 

以工程中常用的 “Abaqus 到 OptiStruct” properties 映射为例,通过具体的卡片转换关系,直观展示映射逻辑 —— 不仅包含 “指令格式的对应”,还明确 “engineering attributes的传递”,确保模型力学特性无偏差。

Abaqus 到 OptiStruct 核心属性映射表

下表为 Abaqus 的properties 卡片与 OptiStruct 卡片的对应关系,及需同步映射的engineering attributes(标注在 “......” 后):

*PropertyConversion  # 映射规则起始标识
"*SOLID SECTION"......................"PSOLID"# Abaqus实体截面 → OptiStruct PSOLID卡片,无额外参数(实体properties 核心为materials关联)
"*SOLID SECTION, COMPOSITE"..........."PSOLID"# Abaqus复合材料实体截面 → OptiStruct PSOLID卡片(OptiStruct用PCOMP定义复合材料壳,实体复合材料仍用PSOLID+复合materials)
"*SHELL SECTION"......................"PSHELL".......thickness, integrationpoint  # Abaqus壳截面 → PSOLID卡片,同步映射“厚度(thickness)”“积分点(integrationpoint)”
"*SHELL SECTION, COMPOSITE"..........."PCOMP"# Abaqus复合材料壳截面 → OptiStruct PCOMP卡片(专门用于复合材料壳的铺层定义)
"*SHELL GENERAL SECTION".............."PSHELL".......thickness  # Abaqus通用壳截面 → PSHELL卡片,同步映射“厚度”
"*SHELL GENERAL SECTION,COMPOSITE"...."PCOMPG"# Abaqus通用复合材料壳截面 → OptiStruct PCOMPG卡片(通用复合材料壳)
"*SHELL GENERAL SECTION,DIRECT"......."PSHELL".......thickness  # Abaqus直接定义的通用壳截面 → PSHELL卡片,同步映射“厚度”
"*SHELL GENERAL SECTION,USER"........."PSHELL".......thickness  # Abaqus用户自定义通用壳截面 → PSHELL卡片,同步映射“厚度”
"*MEMBRANE SECTION"..................."PSHELL".......thickness  # Abaqus膜单元截面 → PSHELL卡片(OptiStruct用PSHELL模拟膜单元,需设置膜properties 参数),同步映射“厚度”
"*GASKET SECTION"....................."PGASK"# Abaqus垫片截面 → OptiStruct PGASK卡片(专门用于垫片单元)
"*BEAM SECTION"......................."PBEAM"# Abaqus梁截面 → OptiStruct PBEAM卡片,同步映射梁截面尺寸(如高度、宽度)
"*BEAM GENERAL SECTION"..............."PBEAM"# Abaqus通用梁截面 → OptiStruct PBEAM卡片,同步映射梁截面参数
"*CONNECTOR SECTION".................."PBUSH"# Abaqus连接器截面 → OptiStruct PBUSH卡片(用于连接单元的刚度定义)
"*SPRING"............................."PBUSH"# Abaqus弹簧单元 → OptiStruct PBUSH卡片(用PBUSH的刚度参数模拟弹簧特性)
"*JOINT".............................."PBUSH"# Abaqus关节单元 → OptiStruct PBUSH卡片(用PBUSH的约束与刚度参数模拟关节特性)
"*FRICTION"..........................."PCONT"# Abaqus摩擦定义 → OptiStruct PCONT卡片(接触properties 中的摩擦参数)
"*SURFACE INTERACTION"................"PCONT"# Abaqus表面交互定义 → OptiStruct PCONT卡片(接触界面的交互properties ,如摩擦、间隙)
"*GAP"................................"PGAP"# Abaqus间隙单元 → OptiStruct PGAP卡片(专门用于间隙特性模拟)

映射逻辑解读

  1. 实体与壳单元属性:Abaqus 的 “*SOLID SECTION” 无论是否为复合材料,均映射至 OptiStruct 的 “PSOLID”,而壳单元则根据 “是否为复合材料” 分别映射至 “PSHELL”或 “PCOMP/PCOMPG”,确保截面类型与求解器特性匹配;

  2. 关键engineering attributes传递:壳单元、膜单元的 “厚度”,壳单元的 “积分点数量” 等核心参数,会在卡片转换时同步传递,避免因参数缺失导致的刚度计算偏差;

  3. 特殊单元适配:Abaqus 的弹簧、关节、连接器等单元,在 OptiStruct 中无完全对应的专属卡片,因此映射至功能相近的 “PBUSH” 卡片,通过调整 PBUSH 的刚度、阻尼参数,实现与原单元等效的力学特性;

  4. 接触与交互properties:摩擦、表面交互、间隙等接触相关properties ,统一映射至 OptiStruct 的 “PCONT” 或 “PGAP” 卡片,确保接触行为的模拟逻辑一致。

五、应用价值与注意事项

模型转换功能的核心价值在于 “打破求解器壁垒”,让同一模型可快速适配不同求解器的分析需求(如先用 Abaqus 做非线性分析,再用 OptiStruct 做拓扑优化),无需重复建模。但在实际应用中,需注意以下关键点:

(一)应用价值

  1. 效率提升:跨求解器模型转换时间从数小时缩短至数分钟,尤其适用于复杂模型;

  2. 精度保障:预设的映射规则经过工程验证,能确保核心力学参数(如厚度、弹性模量)无偏差,避免手动转换导致的参数输入错误;

  3. 灵活性扩展:支持用户自定义映射规则,可根据企业标准或特殊分析需求,新增或修改卡片对应关系,适配个性化场景。

(二)注意事项

  1. 映射规则验证:首次使用某一方向的映射(如 LS-DYNA 到 Nastran)时,建议先对简单模型(如单个实体单元 + materials)进行映射测试,验证卡片与参数是否正确转换,再应用于复杂模型;

  2. 特殊参数检查:部分求解器的专属参数(如 Abaqus 的 “单元删除准则”、LS-DYNA 的 “失效模型参数”)可能无对应的映射关系,需手动补充定义,避免功能缺失;

  3. 配置文件备份:修改安装目录中的映射规则文件前,务必备份原始文件,若修改后出现映射异常,可恢复原始文件重新尝试;

  4. 版本兼容性:不同版本的 HyperWorks,映射规则文件可能存在差异,升级软件后需重新确认映射规则是否适配当前求解器版本。

(三)终极结果方案

  1. 二次开发:单元类型,积分,属性,连接,工况卡片,你想怎么改就怎么改

六、总结:跨求解器建模的 “桥梁”

模型转换是有限元建模从 “单求解器依赖” 走向 “多求解器协同” 的关键技术,通过统一的映射规则,实现了component、properties 与materials在不同求解器间的无缝转换。无论是航空航天领域的多场景分析(模态分析用 Nastran,拓扑优化用 OptiStruct),还是汽车行业的多物理场耦合(碰撞分析用 LS-DYNA,静力强度用 Optistruct,Abaqus),该功能都能大幅降低建模成本,保障分析精度。

来源:TodayCAEer
ACTLS-DYNARADIOSSOptiStructHyperMesh复合材料碰撞非线性拓扑优化二次开发通用航空航天汽车材料
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首次发布时间:2025-09-24
最近编辑:9小时前
TodayCAEer
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