基于Hypermesh的汽车内饰板有限元前置处理

机械 2011年增刊 总第38卷 设计与研究 ·7·

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收稿日期：2010－06－05

基于Hypermesh 的汽车内饰板

有限元前置处理

杨露露，张惠敏，李猛

（青岛科技大学 机电工程学院，山东 青岛 266061）

摘要：以汽车前门内饰板为例，比较了Hypermesh 和Moldflow 的网格前处理功能，从而可以看出Hypermesh 可以划分出高质量的网格，从而提高CAE 分析的质量和效率。

关键词：有限元；网格；汽车内饰板；Hypermesh ；Moldflow ；中性面

The finite element pre-processing of car door trim panels based on Hypermesh

YANG Lu-lu ，ZHANG Hui-min ，LI Meng

（College of Electromechanical Engineer ，Qingdao University of Science & Technology ，Qingdao 266061，China ） Abstract ：In this paper, take the car door trim panels for example, the function of mesh pretreatment of Hypermesh and Moldflow was compared, which can be seen that Hypermesh can make high quality mesh, so as to improve the quality and efficiency of CAE analysis.

Key words ：finite element ；mesh ；car door trim panels ；Hypermesh ；Moldflow ；midplane

近年来随着塑料技术的发展，传统的注塑模具设计方法在设计成本、制造周期、制造质量和成本等方面已经不能满足生产的需要。计算机辅助工程（CAE ）作为模具工业的新型应用技术，已经被广泛的应用到现代的模具设计制造行业中。

建立有限元模型是CAE 分析的重要环节，而网格划分又是建立有限元模型的关键，因为它要求考虑的问题比较多、工作量较大，对计算精度和计算量产生直接的影响。因此选用一个合理的有限元前处理软件，对于提高有限元分析工作的质量和效率都有很重要的意义。Hypermesh 作为一款有限元前处理软件，能够与众多的CAD 软件及有限元分析软件接口，可以大大减少工程师的工作量，从而更好地完成分析工作。

以汽车内饰板为例，将Pro/E 建好的模型导入hypermesh 进行前处理，再导入Moldflow 进行分析。

1 Hypermesh 有限元分析的一般过程

Hypermesh 具有强大的有限元网格前处理和后

处理功能，它提供交互化建模功能和广泛的CAD 和CAE 软件接口，利用其高速度、高质量的网格划分功能进行快速有限元建模，建模流程如图1所示。

图1 HyperMesh 建模流程

具体过程为：

（1）用Pro/E 进行实体造型和几何建模，然后模型导入Hypermesh ，在导入模型之前应去掉某些不必要的零件，并对一些复杂的模型进行简化，忽略一些对整体性能影响较小的细节，如一些小的过渡倒角或圆角，直径较小的工艺孔以及小的凸台。

（2）如果导入的模型是一些薄壁零件或板筋件，则需要利用Hypermesh 的MidSurface （中面抽取）功能对其提取中面。接着对导入的模型或抽取

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的中性面进行几何清理或修复，消除不必要的细节，以提高网格划分的质量和效率。

（3）有限元网格的划分，根据分析的目的和模型的特点选择合适的网格类型，并根据计算机的配置和精度的要求确定合适的网格尺寸。

（4）导出模型，利用Hypermesh和Moldflow 的接口可以将划分好网格的模型导入到MoldFlow 中进行后处理分析。

2 实例分析

以图2所示的汽车内饰板为例来比较MoldFlow 和Hypermesh划分的MidPlane网格优化。汽车内饰板外形构造比较复杂，零件里有许多的加强筋，为了简化处理过程，在本次分析中将这些加强筋及过渡圆角去掉。

方案一：用MoldFlow对内饰板模型进行中性面网格划分。将建好的模型导入到MoldFlow中，选择Midplane类型进行网格划分，网格单元的边长设为10 mm，然后进行网格划分，大约需要5分钟左右的时间即可完成。网格划分结果如图3所示，网格分析结果如图4所示。可以看出，使用MoldFlow 划分的网格畸变较严重，相交和重叠单元很多，尤其是单元的纵横比超出了所允许的范围，并在很多特征上都已经改变了塑件原型。这时应该用其自身的工具对网格进行修补，去除其重叠单元和非交叠边，调整网格的纵横比，这样的修补过程极其繁琐调整的难度也比较大，因此需花费大量的时间来优化网格才能保证分析结果的正确性。

图2 汽车内饰板模型图3 MlodFlow划分的Midplane网格

方案二：用Hypermesh来划分MidPlane网格，先将用Pro/E建好的模型导入Hypermesh 9.0中，然后对一些小的细节进行清理，接着利用Midsurface 命令抽取中性面，抽取的中性面如图5所示，可以看出该中性面非常完好、没有缺面等破损现象。其次使用Hypermesh的2D网格划分功能进行网格的划分，使用Automesh按钮，进行必要的参数设置：如将mesh type（网格类型）选为trias（三角形），element sizes（单元变长）为15 mm，四个螺钉孔的边长设为5 mm，然后选择要进行网格划分的面，再按mesh按钮即可进行网格划分，所需时间大约2～3分钟即可完成，完成后检查网格的质量，如果符合要求即可将模型导出，文件格式为MoldFlow能识别的.udm格式。最后将该文件导入MoldFlow中，如图6所示。网格分析结果如图7所示，可以看出Hypermesh划分的网格质量很好、纵横比等都符合有限元分析的要求，而且速度也很快，其处理网格的速度是MoldFlow的5倍甚至更多。

图4 网格分析结果——

MoldFlow

图5 HyperMesh抽取的图6 HyperMesh划分的

中性面MidPlane网格

对比可知，HyperMesh作为一个有限元前处理软件，其划分的网格质量较高，而且操作比较简单，仅仅需要在MPI中做少量的修改就可以进行有限元分析。因此用其作为MoldFlow的Midplane类型网格的前处理是非常合适的方法，可大大提高划分网格的速度，从而提高分析的准确性和工作效率。

3 结论

通过实例分析可以看出，HyperMesh是一款强大的有限元前处理软件，在网格划分方面与其他软件相比有无与伦比的优越性，而且其具有广泛的数据接口，尤其是适合于大型的复杂制品，因为该类制品如果直接在有限元软件中处理，不仅耗费大量的时间精力，而且可能影响结果的精度。因此综合

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