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1、第二讲第二讲 几何清理与中面提取几何清理与中面提取清华高级有限元服务中心 石泳Introduction lHyperMesh可以直接读入多种格式的CAD数据模型：CATIA,UG_NX,IGES,PROE,DXF,UG_18,STEP等。lHyperMesh具有很强大的几何清理功能，可以很方便的对几何进行清理，为网格划分做准备。lHyperMesh提供了使用方便、功能强大的中面提取功能。对于厚度尺寸远小于长和宽的片状部件，可以使用中面提取功能，用中面代替实际的几何体。2.1 导入导入CAD模型模型l在任何page中选择files面板，就可以导入CAD模型。HyperMesh支持CATIA,UG
2、_NX,IGES,PROE等CAD数据模型。l 可以选择使用基于输入文件的清理公差，也可以自己定义清理公差。l 可以控制中未记名部件的转换。2.1 导入导入CAD模型模型 HyperMesh支持UG，包括装配信息，在单独的窗口里打开一个部件浏览器，显示UG装配体的部件层次。在部件浏览器中表示装配包含焊接信息和哪些部件用中面表示。2.1 导入导入CAD模型模型l 清理公差用于决定两个平面边界是否相同，或者两个平面顶点是否相同。如果使用自动计算给出的值，那这个值默认为转换器内部给出值的100倍。l 如果想指定不同的值，那么指定值必须大于默认值。l 增大清理公差会带来一系列问题。2.2 几何清理几何
3、清理Introduction在进行有限元网格划分时，经常会遇到以下几种问题：在进行有限元网格划分时，经常会遇到以下几种问题：l导入曲面数据时，有时存在导入曲面数据时，有时存在缝隙、重叠、错位缝隙、重叠、错位等缺陷，等缺陷，这会影响网格质量。这会影响网格质量。l因为生产的需要，因为生产的需要，CAD模型中通常会包含某些细微特模型中通常会包含某些细微特征，例如曲面和边的征，例如曲面和边的倒圆，小孔倒圆，小孔，在进行分析时如果，在进行分析时如果准确模拟这些特征，需要用到很多小单元，导致求解准确模拟这些特征，需要用到很多小单元，导致求解时间不必要的过长。时间不必要的过长。l边界错位边界错位经常引起网络
4、扭曲，导致单元质量不高，求经常引起网络扭曲，导致单元质量不高，求解精度差。解精度差。2.2 几何清理几何清理Introductionl通过消除错位和小孔，压缩相邻曲面之通过消除错位和小孔，压缩相邻曲面之间的边界，消除不必要的细节，就能提间的边界，消除不必要的细节，就能提高整个划分网格的速度和质量。高整个划分网格的速度和质量。2.2 几何清理几何清理Introductionlgeometry cleanup和和defeature面板用于面板用于划分网格前的曲面几何清理。划分网格前的曲面几何清理。l geometry cleanup面板可以消除一些未面板可以消除一些未对准的情况，可以抑制（对准的情
5、况，可以抑制（suppress）两个）两个相邻表面的边界。相邻表面的边界。l defeature 面板用于修剪表面，找到并删面板用于修剪表面，找到并删除小孔，还可以找到并去除表面和表面边除小孔，还可以找到并去除表面和表面边界上的倒角。界上的倒角。2.2 几何清理几何清理表面边界的拓扑显示表面边界的拓扑显示 在拓扑显示模式中，表面边界根据它们与相邻在拓扑显示模式中，表面边界根据它们与相邻表面的连通状态不同而用不同颜色显示。表面的连通状态不同而用不同颜色显示。红色边表示自由表面边界，属于单个表面。红色边表示自由表面边界，属于单个表面。绿色表面边界由两个邻近表面所共有绿色表面边界由两个邻近表面所共有
6、。黄色边代表共享边界，是三个或三个以上表黄色边代表共享边界，是三个或三个以上表面所共享的表面边界。面所共享的表面边界。深蓝色边代表压缩边界，压缩边界表示被网深蓝色边代表压缩边界，压缩边界表示被网格自动划分器忽略的表面边界。格自动划分器忽略的表面边界。2.2 几何清理几何清理表面边界的拓扑显示表面边界的拓扑显示2.2 几何清理几何清理Geometry Cleanup geometry cleanup面板可以消除一些未对准面板可以消除一些未对准的情况，可以抑制（的情况，可以抑制（suppress）两个相邻表）两个相邻表面的边界。面的边界。Geometry Cleanup面板有三个子面板有三个子面板
7、：面板：edges,surfaces 和和fixed points.2.2 几何清理几何清理Geometry Cleanup Edges subpanel用来改变表面边界之间的连通性状态，有四种不同的工具：toggle,replace,(un)suppress 和equivalence。toggle 可以很方便地转换单个边界的形式。可以很方便地转换单个边界的形式。replace 可以将两个自由边界合并成一个共享可以将两个自由边界合并成一个共享边界。边界。(un)suppress可以同时压缩或者释放大量选可以同时压缩或者释放大量选中边界。中边界。equivalence 可以在相邻表面之间将自由边
8、界可以在相邻表面之间将自由边界转换成共享边界。转换成共享边界。2.2 几何清理几何清理Geometry Cleanuplsurfaces subpanel 包含识别和消除包含识别和消除重复表面的工具，通过特点组织表面，重复表面的工具，通过特点组织表面，可以移动面到另外一个表面。可以移动面到另外一个表面。lfixed points subpanel 可以添加、可以添加、去除、抑制或者释放固定点。在进行去除、抑制或者释放固定点。在进行网格划分时，将强制在固定点放置节网格划分时，将强制在固定点放置节点点 2.2 几何清理几何清理defeature panel defeature 面板用于修剪表面，找
9、到并删除面板用于修剪表面，找到并删除小孔，还可以找到并去除表面和表面边界上小孔，还可以找到并去除表面和表面边界上的倒角。的倒角。2.2 几何清理几何清理defeature panel 该面板上有五个子面板trim lines,pinholes,surf fillets,edge fillets和trim intersect.lTrim lines可以删除被剪切到曲面内的线。l Pinholes 用于查找和删除曲面内的孔。lSurf fillets 用于消除曲面倒圆或两个非共面曲面之间的过渡圆滑曲面。lEdge fillets 用于删除曲面自由边上的任何倒圆。lTrim intersect 功能
10、与Edge fillets类似，只是需要通过点击边来确定切点。2.2 几何清理几何清理 练习练习2.1raw_iges_data.iges2.3 中面提取中面提取IntroductionHyperMesh提供了方便快捷的中面提取功能，通过这个功能可以很方便的提取体部件的中面，而且几乎不需要什么编辑就可以应用。通过midsurface面板就可以实现中面的提取。该面板不仅可以实现给定两个表面的中面提取，而且可以提取更复杂的表示一个体部件的一组表面的中面。该工具可能用于金属冲压成型、铸造筋骨以及其他由平面组成的部件。2.3 中面提取中面提取Introduction 提取中面后，原来几何保持不便，新生
11、成的几何中面存贮到一个新的collector（即Middle Surface）中，或者位于当前组件中。这个面板包含三个子面板：between surfs subpanel solid subpanel user edit subpanel 2.3 中面提取中面提取solid subpanel solid subpanel可以提取代表体的一组表面的中面。2.3 中面提取中面提取 between surfs subpanel between surfs subpanel 提供了一个简单的功能，即提取代表两个两个边界的平面的中面。提取中面时没有进行任何裁剪或扩展操作。2.3 中面提取中面提取 user edit subPanel当前面提供的两种方法自动提取中面失败时，还可以使用user edit subpanel提供的方法。2.3 中面提取中面提取 练习练习2.2