基于HyperMesh实体单元格划分
基于HyperMesh的实体单元网格生成
摘要:利用HyperMesh的三维实体网格划分功能，介绍了几种典型几何特征的划分思路，为今后类似的网格划分提供参考，也验证了HyperMesh在实体网格划分中的强大功能。

1概述
计算机辅助工程(CAE)已经在汽车工业中应用多年，许多有限元理论和软件已经得到了成熟的应用。

美国阿尔泰公司的HyperMesh是优秀的软件之一。

例如，创建板壳单元、实体单元、焊接单元等。

，以及与其他软件的接口等。

，可以表现出良好的表现。

特别是在实体单元的划分上有其独特的优势。

下面将通过几个典型的例子进行详细的说明，这也可以为以后类似的工作提供解决方案。

示例描述
2.1座垫实体几何图形的网格生成
本示例将通过一组座垫实体网格划分，介绍HyperMesh8.0中新增的处理实体几何的功能。

如图1所示的是一套座垫。

原始几何图形只是外表面上的一层壳几何图形，并且该几何图形是不规则的。

当以前无法处理立体几何时，一般的处理方法是先清理几何，然后通过添加一些辅助曲面形成一个封闭的壳体，然后根据经验将大块分割成相对规则的小块。

最后，可以使用3D子面板中的“实体贴图-一般”或“线性实体”等工具，首先将小块分割成网格，然后将小块缝合在一起。

这种方法的缺点是，一方面需要制作大量的辅助面，另一方面，在划分每个小块时，需要考虑最
后缝纫时的节点对应问题。

通过对几何模型的观察，发现虽然座垫具有不规则的几何形状，但是它不具有局部突出或相交的几何特征，所以我们可以考虑如何在几何闭合板和壳之后生成实体，然后在几何清洗之后得到如图2所示的几何体。

使用3D子面板中的实体贴图-体积工具，在设置相关参数后，可以自动划分以六面体为主、五面体为辅的实体网格。

此外，软件自动划分的网格可以完全符合几何图形，网格质量相对较好。

只需稍加调整即可完全满足网格质量要求。

现在整个过程比以前少花了70%以上的时间。

2.2考虑油路特性的连杆实体网格划分
下面将通过一个发动机连杆实体网格划分的实例，简要介绍不连续特征的过渡处理方法。

如图3所示，对某发动机连杆总成的实体网格图进行了划分。

连杆本身体积很小，但其上有许多几何特征。

考虑到连杆的大部分特征都是对称的，其划分思路确定如下:首先取带油道的连杆特征的四分之一来划分立体网格，然后再对非对称的局部特征进行修改，最后将四块缝合在一起。

取出连杆的四分之一并观察其特性后，发现两端特性复杂，中间过渡相对平稳。

因此，决定将连杆的四分之一从中间断开，先从中间部分到大端，然后用中间部分的现有表面网格将其分割到小端。

如图4和图5所示，在从中间不连续部分向大部分划分的过程中，需要油道特征的过渡，即在保持油道特征的完整性的同时，应考虑连杆外表面的平滑过渡。

因此，这里的平滑过渡将是连杆实体网格划分的
最大困难。

图6示出了划分思想。

如图所示，将连杆外表面的特征曲线投影到对称的中间平面上，在分割的对称中间平面上分割壳体网格，然后在分割的表面网格上切割出油路的平面特征线，最后在中间截面上分割出合适的壳体网格。

注意，在划分壳体网格时，许多六面体网格被切割成五面体网格，以获得通过油道时的油道特性。

因此，在划分壳网格时最好不要有三角形单元，必要时避免切割六面体单元的切割路径，以实现所有单元的节点对应，保证没有四面体单元。

连杆的其他不连续特征的划分思想与上述基本相同。

2.3离合器壳相交特征的实体网格生成
下面将通过离合器壳体的实体网格划分实例，简要介绍相交特征处的连接处理方法。

如图7所示，通过观察离合器壳体，可以找到变速器组件中离合器壳体的实体啮合完成图，并且离合器壳体上的主要几何特征彼此相交。

像这样的几何特征在实体物体中也很典型。

加工的主要思想是将两个相交的特征体分别划分为实体网格，然后在相交的截面上将六面体切割成五面体，实现特征连接处节点的对应连接。

如图8所示，是示出离合器插头和主壁表面之间的垂直相交的特征图。

龙头的主特征表面可以沿着其自身的主方向从规则六面体单元中拉出，然后通过在龙头和主壁表面之间的交线上将六面体单元切割成五面体单元来实现相交特征。

图9、10和11中的交叉特征处理方法类似于图8中所示的方法。

如图12所示，离合器壳体的壁面以不相等的高度连接。

根据常规方
法，在结合面处的六面体单元通道的对角线可以被切割成五面体单元通道。

然而，在接合表面仍有突出的几何特征需要保留。

不可能在壁面上找到整个六面体单元的切割通道。

通过观察可以发现，根据安装孔的螺栓的突出特征是对称的。

如图1所示，如图2所示，沿着特征的底部边缘到壳体壁的顶面切割一个六面体单元的圆，以确保不等高度壁面连接的平滑过渡，并满足根据安装的螺栓的突出特征的需要
结论
通过以上三种典型零件的实体网格划分方法，可以总结出几何特征的一些典型加工思路:
如果立体几何形状像座垫、头枕等。

如图1所示，不存在不连续的特征、相交和相交的复杂特征，可以对实体几何进行几何清理，仅保留主要特征曲线，最后使用3D子面板中的实体贴图-通用体积工具一次自动生成实体网格。

如果如图5所示，实心几何形状在连杆油道处具有不连续特征，则可以首先填充不连续特征。

例如，假设不存在油道，当形成划分固体网格所需的辅助壳网格时，不连续特征被保留，并且在最终固体网格形成之后，不连续特征从固体网格中被挖掘出来。

如果离合器壳体的实体几何形状具有如图7所示的许多相交特征，则相交的两个实体几何形状可以被分别划分成网格，然后相交特征可以通过在相交部分上将六面体网格切割成五面体网格来实现。

固体网格的划分没有固定的方法。

每种情况都有自己独特的特点，可以通过各种方法实现。

主要原因是要有清晰的思维，掌握一些典型几何特征的处理方法。