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基于HyperMesh有限元前处理技术探究

基于HyperMesh有限元前处理技术探究

摘要依据有限元网格划分的基本原则,通过HyperMesh与CAD和CAE软件良好的接口,实现几何模型的导入和模态分析,提高有限元分析工作的质量和效率。

关键词HyperMesh;网格划分;有限元模型

HyperMesh是一个高性能有限单元前后处理软件,它可以在高度交互及可视化的环境下对已有模型进行有限元网格划分、载荷以及约束的加载,并最终对所得结果进行分析及处理。HyperMesh具有较高的处理速度,适应性和可定制性,并且对有限元模型的规模没有软件限制。最重要的是HyperMesh还提供了与很多求解器的接口,可以直接读取多种类型的计算结果,具有很好的兼容性,它还支持利用有限元模型进行几何模型的重新构建。

1HyperMesh网格生成方式

和其它有限元前后处理软件一样,利用HyperMesh进行网格的离散化可以应用两种常用方式:直接创建节点与单元,或者依托几何模型创建有限元模型。对于前一种方式,通常用于简单模型的建立,方便而且直观,但是对于较为复杂的零件或是多部件的装配体就很难实现了。而后一种方式却能很好地实现复杂模型的网格划分工作,利用其集合(collector)的概念,能对整个装配体实现有序管理。在板模型中由于设计的零件较多,模型较为复杂估采用第二种方法,分别为各个零件建立起一个集合,再在集合种对其进行处理。

对于几何模型的获取,HyperMesh不仅具有较为完善的模型建立功能,还可以和其它CAD软件共享数据,通过直接输入或输出几何模型,可以大大减少重复性的工作。HyperMesh软件通过其接口可以从常用的三维实体造型软件如UG、PRO/E、CATIA等直接获得模型信息。本次毕业设计工作也借助了HyperMesh 的这一特点,并非在HyperMesh中建立模型,而是利用HyperMesh强大的几何清理功能,完善几何模型,以适应网格划分的需要。前处理包括产生一个有限元模型的几何体的全过程,输入物理和材料特性,划分网格,描述边界条件和载荷,以及检查模型等,常用功能接口如图1~图3所示。

图1Hypermesh与其它有限元软件的接口类型

图22D网格划分接口

图3网格的质量检查接口

2实例分析

轴承-齿轮系统是一个大型机构,结构组成较复杂,为保证分析结果的准确性