hypermesh教程2

HyperMesh & HyperView 应用技巧与高级实例 7.1 全机模型建模

下面为大家讲解飞机全机的建模过程，具体步骤如下。

STEP

01 启动HyperMesh并设置RADIOSS（Bulk Data）用户配置文件。

（1）启动HyperMesh，弹出一个User Profiles的用户图形界面。 （2）在图形界面中选择RADIOSS。

（3）在RADIOSS的扩展菜单中选择Bulk Data。 （4）单击OK按钮。

STEP

02 导入模型文件。

（1）单击工具栏Open model（）按钮，选择模型文件。 （2）单击Open按钮。

STEP

03 切分机身几何。

（1）单击工具栏图标Shaded Geometry and Surface Edges（）按钮，显示几何面。 （2）选择Geom>surfaces edit>trim with lines。

（3）在with lines列中，双击surfs>by collector>fuselage，选中fuselage部件中的所有曲面。 （4）双击lines>by collector>stringer，选中stringer部件中的所有的线。 （5）切换其他两个选项为normal to surface和entire surface。 （6）单击trim按钮，曲面被曲线切割。 （7）切换到trim with surfs/plane子面板。

（8）在with surfs列中，双击上面的surfs>by collector>fuselage，选中fuselage部件中的所有曲面。

（9）双击下面的surfs>by collector>frame，选中frame部件中的所有曲面。 （10）无需勾选trim both选项。 （11）单击trim按钮。

STEP

04 划分机身单元。

（1）单击2D>automesh，在surfs中选择fuselage中的所有面，设置element size为1000，单元尺要足够大，确保每个曲面只划分一个单元。

（2）其他选项为默认，单击mesh按钮。 （3）单击return按钮退出。

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STEP

第7章 航空应用案例 05 创建机身单元的属性，并将其赋予单元。

（1）单击工具栏Property（）按钮。

（2）确保选中create子面板，输入属性名prop name为fuselage。 （3）单击type=选择2D。

（4）单击card image=选择PSHELL。 （5）单击material=选择Alu_2024。 （6）单击create edit，在T中输入1.2。 （7）单击return按钮退出。

（8）单击工具栏Component（）按钮，选中assign子面板。 （9）单击comps，勾选fuselage，然后单击select按钮。 （10）单击property=选择fuselage。 （11）单击assign按钮。 （12）单击return按钮退出。

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06 创建长桁的属性。

（1）在模型浏览器中显示长桁部件stringer_solid的几何。 （2）选择1D>HyperBeam>solid section。

（3）确保黄色选项框为surfs，cross section plane为fit to entities。 （4）在图形区域中，选择任一长桁端面，如图7-1所示。

图7-1 选择长桁端面

（5）单击create按钮，弹出HyperBeam的截面模型面板。

（6）在浏览树中选择auto_solidsection.1，右击Rename按钮，将其重命名为section_Z。 （7）选择File>Exit。

（8）单击工具栏Property（）按钮。

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HyperMesh & HyperView 应用技巧与高级实例 （9）确保选中create子面板，输入属性名prop name为stringer。 （10）单击type=，选择1D。

（11）单击card image=，选择PROD。 （12）单击material=，选择Alu_7075。 （13）单击beamsection=，选择section_Z。 （14）单击create按钮。 （15）单击return按钮退出。

STEP

07 创建长桁的部件。

（1）单击工具栏Component（）按钮，选中create子面板。 （2）输入comp name为M_stringer。 （3）单击property=，选择stringer。 （4）单击create按钮。 （5）单击return按钮。

STEP

08 创建长桁单元。

（1）选择菜单Preference>meshing option。 （2）修改feature angle为1。

（3）选择Tool>edges，输入tolerance为0.1。

（4）确保黄色选项框为elems，选择如图7-2所示单元（末端一排单元每隔一个选一个）。

图7-2 选择单元

（5）选择elems>by face，如图7-3所示。 （6）单击find edges按钮。

（7）单击return按钮，退出到Tool面板。

（8）单击delete按钮，在黄色框中选择elems，选中机身两端面的所有edge单元。 （9）单击delete entity按钮，剩下的edge单元如图7-4所示。

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第7章 航空应用案例

图7-3 通过by face选择单元 图7-4 edge单元

（

（10）单击return，退出到Tool面板。 （11）选择organize>collectors。

（12）在黄色框中选择elems，选中剩下的所有edge单元。 （13）单击dest component=，选择M_stringer。 （14）单击move按钮。 （15）单击return按钮。

（16）选择1D>config edit>elems，选择所有edge单元。 （17）单击new config=，选择rod。 （18）单击switch按钮。

（19）单击return按钮，退出到1D面板。

（20）选择elem types>1D，选中所有的edge单元。 （21）单击rod=，选择CROD。

（22）单击update按钮，更新单元类型。

（23）切换工具栏Traditional Element Representation（）按钮为3D Element Representation）按钮，结果如图7-5所示。

图7-5 三维显示长桁的rod单元

注意，长桁的rod单元在本模型中不是直接生成的，而是通过edge单元转换来生成的。

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HyperMesh & HyperView 应用技巧与高级实例 STEP

09 创建框的属性（机身的框包含两种截面，所以需要创建两种属性）。

（1）在模型浏览器中，选中frame_solid，右击选择isolate。 （2）选择1D>HyperBeam>solid section。

（3）确保黄色选项框为surfs，cross section plane为project to plane。 （4）在图形区域中，选择任一T形截面框的截面。

（5）在所选的截面上用project to plane中的N1、N2、N3创建一个截面的投影平面，平面的法向指向框的路径方向，如图7-6所示。

（6）单击create按钮，弹出HyperBeam的截面模型面板。

（7）在浏览树中选择auto_solidsection.2，右击Rename，将其重命名为section_T。 （8）选择File>Exit退出。

（9）重复（2）～（8）步，选择U形截面框，创建U形框截面，并重命名为section_U，如图7-7所示。

图7-6 N1、N2、N3创建一个截面的投影平面 图7-7 创建U形框截面

（10）单击工具栏Property（）按钮。

（11）确保选中create子面板，输入属性名prop name为frame_T。 （12）单击type=，选择1D。

（13）单击card image=，选择PBAR。 （14）单击material=，选择Alu_7075。 （15）单击beamsection=，选择section_T。 （16）单击create按钮，创建T形框的属性。

（17）重复（11）～（16）步，创建U形框的属性。其中属性名为frame_U，beamsection为section_U。

STEP

10 创建机身框的部件。

（1）单击工具栏Component（）按钮，选中create子面板。 （2）输入comp name为M_frame_T。

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第7章 航空应用案例 （3）单击property=，选择frame_T。

（4）单击create按钮，创建T形截面框的部件。 （5）输入comp name为M_frame_U。 （6）单击property=，选择frame_U。

（7）单击create按钮，创建U形截面框的部件。

STEP

11 创建T形框的梁单元（CBAR单元）。

（1）在模型浏览器中选中M_frame_T并右击，然后选择Make Current。 （2）选择1D>bars>bar2。

（3）单击property=，选择frame_T。 （4）单击elem types=，选择CBAR。

（5）在orientation下拉菜单选择vector>y-axis，确定梁截面的摆放方向。 （6）把视图调整到如图7-8所示角度，使得T形截面框在图形区域左边。

（7）在左端面的第二排节点处创建梁单元，该节点处也就是几何框的摆放位置处。 （8）确保node A已经激活，选择左端面第二排的任一节点，然后激活node B，选中与node A节点顺时针方向相连的节点，此时自动生成一个CBAR单元。

（9）创建下一个CBAR单元，以上一步的node B节点为新的node A节点，以上一步node B节点顺时针方向相连的节点为新的node B节点，此时生成第二个CBAR单元。

（10）按照（8）～（9）步所述的方法创建该机身框位置上其他的CBAR，直到该位置上的CBAR单元首尾相连成一圈，如图7-9所示。

图7-8 确定梁截面的摆放方向 图7-9 创建该机身框位置上的CBAR

（11）单击return按钮退出。

（12）选择Tool>translate，通过translate功能创建其他机身框的CBAR单元。

（13）在左上角处的黄色框区域，通过倒三角下拉菜单选择elems，把translate的方向切换为N1、N2、N3，把translate的距离切换为magnitude=N2-N1。

（14）选中（8）～（10）步所创建的所有CBAR单元，然后选择elems>duplicate> original comp。

（15）N1、N2的位置如图7-10所示，N1为第二排节点的一节点，N2为第三排节点的一节点，N1、N2在同一水平线。这表示移动的方向为N1-N2方向，移动的距离为N1到N2的距离。

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HyperMesh & HyperView 应用技巧与高级实例

图7-10 N1、N2的位置

（16）单击translate+按钮。这样就把选中的单元复制了一份，并把复制的单元移动到了第二个框的位置。

（17）选择elems>duplicate>original comp，其他的设置不变。 （18）单击translate+按钮，再次复制并移动了单元。

（19）再重复（17）～（18）步操作5次。共创建完毕8个机身框的CBAR单元。 （20）单击return按钮退出。

（21）选择Tool>edges，输入tolerance为50。

（22）选择所有的单元，单击preview equiv按钮，如图7-11所示，复制-移动生成的CBAR单元节点并没有与机身的四边形单元节点耦合在一起。

图7-11 节点融合前的预览

（23）单击equivalence按钮，耦合单元节点。

STEP

12 创建U形框的梁单元（CBAR单元）。

（1）在模型浏览器中选中M_frame_U并右击，选择Make Current。 （2）选择1D>bars>bar2。

（3）单击property=，选择frame_U。 （4）单击elem types=，选择CBAR。

（5）在orientation下拉菜单选择vector>N1、N2、N3，确定梁截面的摆放方向。

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第7章 航空应用案例 （6）把视图调整到如图7-12所示角度，使得U形截面框在图形区域左边，在节点上选择N1、N2两点，如图7-12所示，N1在右N2在左。N1、N2的方向确定了U形截面的摆放方向。

（7）在左端面的第二排节点处创建梁单元，该节点处也就是几何框的摆放位置处。 （8）确保node A已经激活，选择左端面第二排的任一节点，然后激活node B，选中与node A节点顺时针方向相连的节点，此时自动生成一个CBAR单元。

（9）创建下一个CBAR单元，以上一步的node B节点为新的node A节点，以上一步node B节点顺时针方向相连的节点为新的node B节点，此时生成第二个CBAR单元。

（10）按照（8）～（9）步所述的方法创建该机身框位置上其他的CBAR，直到该位置上的CBAR单元首尾相连成一圈，如图7-13所示。

图7-12 确定梁截面的摆放方向 图7-13 创建该机身框位置上其他的CBAR

（11）单击return按钮退出。

（12）选择Tool>translate，通过translate功能创建其他机身框的CBAR单元。

（13）在左上角处的黄色框区域，通过倒三角下拉菜单选择elems，把translate的方向切换为N1、N2、N3，把translate的距离切换为magnitude=N2-N1。

（14）选中（8）～（10）步所创建的所有CBAR单元，然后选择elems>duplicate> original comp。

（15）N1、N2的位置如图7-14所示，N1为第二排节点的一节点，N2为第三排节点的一节点。这表示移动的方向为N1-N2方向，移动的距离为N1到N2的距离。

图7-14 N1、N2的位置

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HyperMesh & HyperView 应用技巧与高级实例 （16）单击translate+按钮。这样就把选中的单元复制了一份，并把复制的单元移动到了第二个框的位置。

（17）选择elems>duplicate>original comp，其他的设置不变。 （18）单击translate+按钮，再次复制并移动了单元。

（19）重复（17）～（18）步操作3次。共6个机身框的CBAR单元创建完毕。 （20）单击return按钮退出。

（21）选择Tool>edges，输入tolerance为50。

（22）选择所有的单元，单击preview equiv按钮，如图7-15所示，复制-移动生成的CBAR单元节点并没有与机身的四边形单元节点耦合在一起。

图7-15 节点耦合前的预览

（23）单击equivalence按钮，耦合单元节点。

STEP

13 创建模态卡片。

（1）单击工具栏Load Collectors（）按钮。 （2）输入loadcol name为eigrl。 （3）选择card image为EIGRL。

（4）单击create/edit按钮，再输入[ND]为10。表示前10阶的模态。 （5）单击return按钮两次。 （6）选择Analysis>loadsteps。 （7）单击name=，选择mode。

（8）单击type=，选择normal modes。 （9）勾选METHOD（STRUCT）。

（10）单击METHOD（STRUCT）处的图标“=”，选择eigrl。 （11）单击create按钮。

（12）单击return按钮退出。

STEP

14 求解模型。

（1）选择Analysis>RADIOSS>RADIOSS，提交求解器计算。

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第7章 航空应用案例 （2）求解成功后单击HyperView按钮查看结果。

小结

线性和非线性强度分析、振动分析、疲劳寿命计算、气动分析和热分析等如今已成为飞机研发设计中的标准分析项目。可以说，没有现代CAE技术，就没有现代的飞机设计。在现代飞机研发过程中，有限元模型规模越来越大、网格越来越精细、模型管理越来越复杂，特别是复合材料在飞机上的大规模应用使得单元属性数据大大增加，而激烈的市场竞争又要求飞机的研发周期不断缩短，投放市场时间不断提前，传统的有限元前后处理器已经远远不能满足这些新的需求，HyperMesh在进行整机建模、细节模型和管理庞大的模型方面展现了巨大的优势。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/e0rv.html