hypermesh第一讲-建立焊点
2024年hypermesh基础培训教程
Hypermesh基础培训教程一、引言Hypermesh是一款功能强大的有限元前处理器，广泛应用于结构分析、热分析、流体分析等领域。
本教程旨在帮助初学者快速掌握Hypermesh的基础操作，为后续的高级应用打下坚实基础。
通过本教程的学习，读者将能够熟练地进行几何建模、网格划分、材料属性定义、边界条件施加等基本操作。
二、Hypermesh界面及基本操作1.启动Hypermesh在安装完Hypermesh软件后，双击桌面图标启动程序。
初次启动时，系统会提示设置工作目录，选择一个便于管理的路径即可。
2.界面介绍Hypermesh界面主要包括菜单栏、工具栏、主窗口、状态栏等部分。
菜单栏包含文件、编辑、视图、网格、工具等菜单，通过菜单可以执行各种操作。
工具栏提供了常用的快捷操作按钮，方便用户快速执行命令。
主窗口用于显示几何模型、网格、分析结果等。
状态栏位于界面底部，显示当前操作的状态信息。
3.基本操作(1)打开模型：通过菜单栏“文件”→“打开”命令，选择相应的几何文件（如iges、stp等格式），打开模型。
(2)缩放、旋转、平移视图：通过工具栏的相应按钮，可以调整视图的显示。
同时，鼠标滚轮可以控制视图的缩放。
(3)选择元素：鼠标左键单击选择单个元素，按住Ctrl键同时单击可以选择多个元素。
(4)创建集合：通过菜单栏“编辑”→“创建集合”命令，可以将选中的元素创建为一个集合，便于后续操作。
(5)撤销与重做：通过菜单栏“编辑”→“撤销”或“重做”命令，可以撤销或重做上一步操作。
三、几何建模1.几何清理在实际工程中，导入的几何模型往往存在冗余面、重叠边等问题，需要进行几何清理。
Hypermesh提供了丰富的几何清理工具，如合并顶点、删除线、删除面等。
2.创建几何元素Hypermesh支持创建点、线、面、体等几何元素。
通过菜单栏“几何”→“创建”命令，选择相应的几何元素创建工具，如创建点、创建线、创建面等。
3.几何编辑Hypermesh提供了丰富的几何编辑功能，如移动、旋转、缩放、镜像、复制等。
hypermesh 点集创建方法
hypermesh 点集创建方法（原创版3篇）目录（篇1）I.介绍A.hypermesh 点集创建方法的概念B.hypermesh 点集创建方法的应用场景II.hypermesh 点集创建方法的具体步骤A.创建点集B.创建点C.创建线D.创建面E.创建体III.hypermesh 点集创建方法的优点A.可以快速创建复杂的几何模型B.可以进行离散化分析C.可以进行网格划分和分析D.可以进行优化设计IV.hypermesh 点集创建方法的不足之处A.创建过程需要一定的技巧和经验B.模型复杂度越高，创建过程越困难C.模型尺寸和形状的限制正文（篇1）在hypermesh 中，点集是一种用于创建复杂几何模型的数据结构。
通过点集，可以快速创建各种形状的几何模型，如点、线、面和体等，从而实现离散化分析和优化设计等应用。
以下是 hypermesh 点集创建方法的详细步骤：1.创建点集：首先，需要创建一个点集，点集是用于组织和管理点的数据结构。
在 hypermesh 中，可以使用 Create Collection 工具创建点集。
2.创建点：接下来，需要创建一个或多个点，这些点将组成所创建的几何模型。
在 hypermesh 中，可以使用 Create Point 工具创建点。
可以手动输入点的坐标，也可以使用 Select 工具选择已有的点进行复制或粘贴。
3.创建线：然后，需要创建一个或多个线，这些线将连接所创建的点。
在 hypermesh 中，可以使用 Create Line 工具创建线。
同样地，可以手动输入线的起点和终点坐标，也可以使用 Select 工具选择已有的线进行复制或粘贴。
4.创建面：接下来，需要创建一个或多个面，这些面将由所创建的线和点组成。
在 hypermesh 中，可以使用 Create Surface 工具创建面。
同样地，可以手动输入面的起点和终点坐标，也可以使用 Select 工具选择已有的面进行复制或粘贴。
hypermesh车身焊点的处理
sigud44
游客
这个精度看个人懂得了，仅在刚度分析阶段，焊点的多少和焊接地位的选择以及是否存在重复焊点都对盘算成果有很大影响。至于crash和durability，参加了失效准则，焊点对成果的影响信任你比我明确
adjyyutcxa34g46
游客
我是分析焊点疲劳的,创造只有用bar单元才可以分析焊点应力进而进行疲劳分析,如果用cweld的话,在fatigue里面,就是建不了单元集,好象不把CWELD做为单元处理,.当然用REB2刚性单元就更不可以了.
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zunwang719
游客
利用hypermesh的Connector进行主动焊接，它可以建立不同求解器的焊点的类型，如nastran的CWELD，Dyna下的MAT100，以及abaqus下的BEAM，其中dyna和Abaqus是通过接触进行焊点的定义，一般情况下通过Connector生成的焊点，其焊点的材料以及接触都会定义好的。
titigg9
游客
都是一样的，基础上都像楼主那样有这么大的工作量而且焊点也基础上都用RBE2
jaciekunb
游客
RBE2是刚性元，不好，当然也看你分析的什么问题。在刚度和nvh分析中即应用nastran也可以用cweld单元和acm2单元，盘算成果都比rbe2单元要好。在dyna中单元类型最好选择beam，单元类型bt梁单元，材料模型100，可以加失效。abaqus我不太熟，但是可以依次类推。焊点工作量大，没有好的解决方法，我们一个项目一个项目就这么干下来的，除非和生产单位的设计和生产部门严格配合，有标准的几何数据，否则焊点数据不可能简略处理，没有任何简略方法。提请注意，焊点涌现必定的误差对盘算很有影响，这是我们的多年经验。
基于HyperMesh的车辆典型点焊结构多种建模模态对比
表1 点焊模型模态计算结果与实验对比
阶数 试验频率 单梁 误差 CWELD 误差 多刚性梁 误差
ACM2
误差
(Hz)
(Hz)
(%)
(Hz)
(%)
(Hz)
(%)
(Hz)
(%)
1 512..33 458.68 -10.47 470.75 -8.12 552..45 +7.83
485.42
-5.25
2
552.71 474.21 -14.20 492.83 -10.83 592.74
六面体单元的尺寸与焊核的尺寸相当焊点所受的载荷经过rbe3单元扩散到两被焊接件上被选定的多个节点上载荷的扩散方向和大小根据rbe3单元及壳单元所定义的权重系数决acm2构造原理及焊点模型模型简介21几何模型概况本文选用具有代表性的帽型梁与平板点焊连接的模型作为分析对象其基本结构断面尺寸如图5所示左视结构尺寸如图6所示
引言
点焊是汽车车身结构常用的一种连接方式，为对这种结构进行有限元分析必须建立相应的 点焊模型。对于由分布成千上万个焊点连接而成的车身来说，点焊结构的有限元模型建模技术 是保证计算结果正确且有较高精度的关键技术[1]。由于车身结构具有焊点数目多、空间曲面复 杂及几何特征多等特点，要建立精确的车身模型极为困难。在建模时，一般都对车身结构进行 了简化处理，目前常用的焊点建模方法是节点与节点之间以刚性杆单元直接连接来模拟焊接关 系[2]，焊接单元是由模拟焊点的有限元节点对构成，由于整车车身有限元模型已经十分复杂， 本文基于采用HyperMesh模拟焊点的方法研究探讨多种点焊建模方法并以汽车工程中典型结构 进行模态分析，并进行对比分析。如图1所示：
六面体单元的尺寸与焊核的尺寸相当，焊点所受的载荷经过RBE3单元扩散到两被焊接件 上被选定的多个节点上，载荷的扩散方向和大小根据RBE3单元及壳单元所定义的权重系数决 定。
Hypermesh基础教程
求解策略与技巧
学习针对非线性问题 的求解策略和优化技 巧。
动力学分析
动力学基本概念
了解动力学分析的定义、目的和应用 场景。
02
结构动力学方程
学习结构动力学方程的建立和求解方 法。
01
03
模态分析
掌握模态分析的基本原理和求解步骤 ，包括固有频率、振型等。
随机振动分析
了解随机振动分析的基本概念和方法 ，如功率谱密度、响应谱等。
高效的性能表现
Hypermesh具有优秀的计算性能和内 存管理能力，能够处理大规模的模型 和复杂的分析任务，提高分析效率。
广泛的应用领域
Hypermesh在汽车、航空航天、电子
、船舶、建筑等领域有着广泛的应用
，是工程师和研究人员进行有限元分
析的重要工具。
软件安装及配置
安装步骤
首先下载Hypermesh安装包，然 后按照安装向导的提示进行安装 ，选择安装路径和相关组件，最 后完成安装。
有限元法基础
学习有限元法的基本原理和求 解步骤，包括网格划分、边界 条件设置等。
载荷与约束施加
学习如何在模型上施加载荷和 约束，如集中力、压力、固定 约束等。
静态分析基本概念
了解静态分析的定义、目的和 应用场景。
材料属性定义
掌握在Hypermesh中定义材 料属性的方法，如弹性模量、 泊松比等。
求解与结果查看
Hypermesh基础教程
目录
• 软件介绍与安装 • 网格划分技术 • 材料属性与边界条件设置 • 结构分析基础 • 优化设计技术 • 前后处理技术
01
软件介绍与安装
Chapter
Hypermesh概述
强大的有限元前处理器
HyperMesh基础培训
HyperMesh基础培训主要培训内容：第一部分：HyperMesh简介CAE分析的过程：概念设计、单个部件的网格划分、部件装配、针对不同的分析设置不同的参数、提交运算、后处理、进行评估。
●HyperMesh窗口的进入及退出：✧进入：开始→程序→Altair HyperWorks→Altair HyperMesh✧退出：quit●数据文件的打开：File：hm file，保存和提取HyperMesh数据文件Import，将一个几何或一个有限元信息文件导入到HyperMesh中●模板的选择：根据采用的求解器，指定HyperMesh的模板，求解器不同菜单不同✧File→Template,✧Geom→user prof（推荐使用，优先级最高）✧global→template file●鼠标：✧ctrl+左旋转模型✧ctrl+右平移模型✧ctrl+中对某一区域进行局部放大●HyperMesh 窗口简介：包括5个区1. 宏菜单 ✧ 两个图形驱动器的区别：标准（Std ） 定制(Per) Vis不可用 调用，控制单元的显示属性 模型浏览器不可用 调用，控制单元的显示属性 A VI 和H3D 文件 不可用 可以创建A VI 和H3D 文件✧ 五种单元显示属性：（1）单元的显示形态为网格线条；（2）颜色填充，无网格线；（3）颜色填充，且具有网格线；（4）颜色填充，显示特征边；（5）无网格线、显示为透明。
2. 永久菜单：控制观察模型的视角、控制在图形区中需要显示的collector 、设置全局的模型参数常用按钮介绍：Z （zoom ）：局部放大模型。
用鼠标左键在你希望放大的部分划出一个封闭图形即可↑↓→←：模型绕屏幕上的x,y 轴旋转一定角度F(fill)：将模型填充整个图形区R(rotate)：将模型动态地绕旋转中心进行旋转，方向任意旋转中心通过ctrl+左键确定S （slide zoom ）：上下移动鼠标动态地将模型放大和缩小A （arc rotate ）：点击后通过鼠标左键来旋转（弧度）模型显示当前操作状信息栏 永久菜单宏菜单 主 菜 单 区 ： HyperMesh 根据菜单的功能将其分成七页： Geom:几何编辑及线生成的功能菜单 1D: 一维单元的生成及编辑功能菜单 2D: 二维单元和曲面的生成及编辑功能菜单 3D: 三维曲面和单元的生成及编辑功能菜单 Bcs: 施加边界条件，载荷等功能的菜单+-：从屏幕中心位置放大或缩小一定比例b：返回前一个视图view：从一些基本视角显示模型，自定义视角的保存和恢复options：定义一些参数modeling：指定几何和模型的容差、显示设定colors：设定背景颜色、面板颜色、坐标轴颜色和几何清理的颜色Page names：用来更改页面名称模型浏览器：控制模型的显示3. collect简介：作用是储存和管理数据，HyperMesh将不同类型的数据，如几何、单元、材料属性、物理属性、载荷等放在被称为collector的结构内HyperMesh有7种collector，分别是：✧Component：储存单元、线和曲面数据。
HyperMesh入门教程
自从有了有限元分析以来，就有了很多划分网格的软件， 例如Anasys，Ansa，HyperMesh，TrueGrid等等。每种软件 都有其响应的长处和短处。相比较而言，HyperMesh因其灵 活的可操作性，广泛的数据接口，越来越多的得到了业内人 士的认可，目前已经成为欧美，日韩乃至中国的主流前处理 软件。
可视性 显示工具
视图 放大缩小移动旋转 图像
检查
显示控制: 视图: 工具栏
Dynamic Rotate (A) Dynamic Spin (R) Pan Center (C) Rotate Left Rotate Right Rotate Up Rotate Down
Rotate Clockwise Rotate Counter Clockwise
一个键。
鼠标操作
功能
左键 右键
执行选择操作 在图形区中取消选择实体，中止图形操作
中键
Ctrl+ 左键 Ctrl+ 右键 Ctrl+ 中键 Ctrl+ 中键（滚轮）
在旋转和弧动态运动模式中，拾取模型中的一个点作 为新的旋转中心。执行面板中命令。 动态旋转模型 平移模型 放大图形的一个区域 放大或缩小模型
?
第一讲 Altair HyperWorks 10.0
HyperMesh 基础培训
2010年10月30
Altair HyperWorks 总体介绍
?
装配 批处理网格 数据管理 碰撞 绘图 网格
多学科优化 后处理播放器 后处理 多体求解器 多体前处理 优化 求解器
数值计算
HYPERMESH 简介
航空航天：目前的飞机制造，探测器，火箭发射平台的设计，已经 离不开元分析，成为科研发展的必要手段。 汽车行业：有限元已经深透到各个设计环节，从结构到内外饰，到 噪音，到安全，等等。汽车和航天是目前应用有限元最广泛的两个 行业。 其他还有建筑抗震，高层抗风，大型水坝，各种家电，手机，小到 一个挂钩，生活中的周围无不接触着有限元。
第一讲 HyperMesh简介
清华高级有限元服务中心 石泳
erMesh® 是一个高性能有限单元前后 处理器，让工程师在高度交互及可视化的 环境下验证各种设计条件。HyperMesh的 图形用户界面易于学习，并且支持直接输 入CAD几何模型和已有的有限元模型，减 少重复性的工作。先进的后处理工具保证 形象地表现复杂的仿真结果。HyperMesh 具有无比的速度，适应性和可定制性，并 且模型规模没有软件限制。
二级菜单（Secondary Menu）
面板可以包含子面板、功能按钮、切换按 钮、多选按钮、操作对象选择器、方向选 择器、数据登入区、输入区和弹出菜单。
弹出菜单（Pop menu）
弹出菜单会显示一些供选择的选项。用户可以使 用可扩展的操作对象选择菜单来指定选择当前类 型的操作对象的方法。
Introduction
在计算机辅助设计CAE中，HyperMesh具 有非常重要的工具，用图表说明如下：
Introduction
外部接口连接
HyperMesh包含三种外部接口连接： 1）导入CAD软件生成的几何模型或有限元模 型信息； 2）为指定的分析代码输出CAD几何或有限元 模型信息。 3）将分析结果信息转换成HyperMesh的二进 制结果格式。
Standard Graphics Mode
Performance Graphics Mode
模型浏览器（Model Brower）
通过模型浏览器可以控制模型的显示属性。 通过这个方式，模型的层次展现在一个树状结 构中。 component的显示属性，例如颜色、显示类型、 名称和当前component等都可以通过一个弹出 菜单来设置。
Introduction
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Hypermesh 中cweld、acm、fastener焊点建立
1.车身焊点作用及技术要求
1.1焊点作用
焊接是汽车冲压件、铸造件、锻造件一种重要的链接方式，如点焊，缝焊。
其中点焊在车身钣金件和部分底盘件链接中广为应用。
它是将被焊工件压紧于两电极之间，并通以电流，利用电流流经工件有限接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化而形成扁球形的熔核，达到金属结合的一种方法。
它在整车动态或静态工况中承受着各个方向的拉应力、压应力、剪应力，因此对整车的安全可靠性有着重要的影响。
1.2焊点技术要求
焊点一般要求如下：
1）焊点有足够的机械强度
2）焊接可靠，保证导电性能。
3）焊点表面整齐、美观，如外观应光滑、清洁、均匀、对称、整齐、充满整个焊盘并与焊盘大小比例合适。
除上述要求，车身焊点还有直径、点距、抗剪强度等要求。
点距是指相邻两焊点的中心距，与被焊金属的厚度、导电率、熔核大小及焊接层数。
表1给出了几种材料焊点点距的最小极限值，在实际设计中可作为下限设计参考。
对于车身焊点点距，其最小值为15-18mm，最大值为45-55mm，如低碳钢点焊点距在
30-35mm，可以在局部位置采用锯齿型布置。
表1. 焊点的最小点距（板厚指被换板中较薄着，单位mm）
表1. 源于中国机械工程学会焊接学会编著《焊接手册（第1卷）-焊接方法及设备》
对于车身焊点直径，其取值范围为4-8mm，一般焊点直径可取为6mm，关键焊点直径可取为7mm。
表2给出四种钢材焊点直径的最小极限值，在实际设计中可作为下限设计参考。
表2. 焊点最小直径（板厚指被换板中较薄着，单位mm）
注：表2源于傅积和、孙玉林主编《焊接数据资料手册》
焊点失效以剪切破坏为主，其抗剪性能与其大小有直接关系，具体要求参见傅积和、孙玉林主编《焊接数据资料手册》。
焊点抗剪强度测量方式如下：
图1.1 抗剪强度测量示意图
2.焊点单元
基于焊点的重要性，在汽车CAE分析中，尤其在白车身相关分析中焊点的模拟尤为重要。
Fastener（abaqus 单元类型）单元、 Cweld（nastran单元类型）单元和ACM单元是现在汽车行业应用最多也是广为认可的焊点模拟方法。
下面以车身接头为例，介绍在hypermesh中如何建立这三种单元。
2.1几何处理
导入几何，抽中面（以壳模拟钣金件）后如图2.1所示。
黄色为焊点几何，来自于CAD模型，用于焊点单元建立定位。
图2.1 接头几何示意图
2.2部件属性设置
先定义部件属性，如图2.2所示，厚度定义在creat/edit里设置好，一定要设置厚度，否则在ACM焊点单元建立时会出现奇异（下文将会讲到）。
属性定义好之后赋予相应的部件。
也可以先画网格，再定义部件属性。
图2.2 部件属性定义
图2.3 赋予部件属性
2.3 网格划分
先几何处理，然后根据部件尺寸和分析要求选择合适的尺寸划分网格。
如图2.4所示，选择边长均值为6mm的四边形单元划分网格。
图2.4 接头的FE模型
2.4 cweld焊点单元建立
nastran用户界面下，在1D板面点击connectors，如图2.5所示。
图2.5 1D 板面
进入后点击spot，开始建立cweld 焊点，如图2.6所示
图2.6 spot 窗口
1)location。
从location右侧的下拉菜单中选择用于焊点定位的参数。
如果焊点几何点存在，可以直接用points定位；如果无几何点，但几何面存在，可以选择lines、nodelist、nodes；如果仅有网格，可以选择用nodes或nodelist来定位。
此处选points，然后在操作界面中框选模型，图2.7中所见的高亮点。
图2.7 焊点几何点选择
2)connect what
点击contact 右侧的comps，选择焊点连接的部件，被选中的部件会高亮显示，如图2.8所示。
注意，当模型复杂时，可依据连接件将焊点分类，放到不同的component中。
图2.8连接件选择
3)num layers
num layers 用以设置点焊层数，根据实际情况从下拉菜单中选择对应的层数。
此模型选择total2，如图2.8所示。
4)tolerance
tolerance用以设置容差，以便在components之间建立焊点，一般不小于连接件的中面间距。
此处设置为2.0
图2.9 tolerance设置
5)type
点击type会出现焊点类型的窗口。
此处选择cweld(GA-GB ELEMID),如图2.10所示，选好后点击return返回。
Type正下方的下拉菜单对建模没有影响，接受dafault post script选项。
图2.10 CWELD单元选择
6)diameter
diameter设置焊点直径（单位mm），此处输入5.0
7)creat
将焊点几何所在的component设为当前，点击creat。
创建好焊点的模型如图2.11所示。
图2.11 FE模型
注：此时会自动生成一个property（图2.12），需要自己手动修改材料，
如果焊点直径在diameter中设置错误，可以在HM_PWELD中修改。
图2.12 property列表
2.5 acm焊点单元建立
重复上述1-7步建立acm单元，只需要在第五步type选择时，从下拉菜单中选择ACM单元，此处选择acm（equivalenced-(T1+T2)/2）。
建好焊点后的模型如图2.14.
图2.13 acm单元选择
图2.14 acm单元选择
注：Acm是用六面体实体单元模拟焊点，实体的高度与连接件间距相等，实体的边长与设置的直径有关。
在建立acm单元前，如果没设置连接件的厚度属性，在建里ACM单元时会发现，生成的六面体是一个高度趋于零的六面体，导致aspact指标无限大。
这就是为什么先定义部件属性才开始网格和单元建立。
在创建好acm单元后会自动生成两个component和一个property，需手动设置生成的property里的材料。
图2.15 component和property列表
2.6 fastener焊点单元建立
在abaqus用户下，按照2.4节的1-7步建立fastener单元，在第五步type 从下拉菜单中选择fastener单元。
建好焊点后的模型如图 2.17.
图2.16 fastener单元选择
图2.17 acm单元选择
注：在创建好fastener单元后会自动生成一个焊点的component，两个property---焊点的属性和横截面属性。
图2.18 component和property列表
对于焊点属性卡片里的材料选项可以不设置，横截面属性里的截面行为选项页可不设置。
图2.18 HM_ConnecorSection卡片设置
图2.19 HM_FastenerProperty卡片设置
3.焊点类型对结构模态的影响
焊点的分布和直径对结构刚度有直接的影响，从而导致结构模态差异。
在同一结构中，即使焊点分布和大小均相同，有限元选择不同的焊点单元，也会导致仿真结果的差异。
基于上述三种模型进行自然模态分析，其对比结果如下：模态阶数Cweld 单元Acm单元Fastener单元
1356.3376.8395.88
2449.1449.6453.3
3459.6462.4468.84
4515.4547.5579.9
5558.4570.6594.3
6564.1581.2604.4。