【HyperMesh宝典】之BatchMesher(下)

本贴原创，作者：AltairChina 方献军

上期方老师介绍了曲面孔的设置参数，其实还有一种比较少用的方法是用一个文件来指定孔的位置，通常的目的是使这些孔具有更高的优先级。

一、使用文件指定孔位置

使用文件指定孔位置的文件格式如下：

1,x1,y1,z1

2,x2,y2,z2

3,x3,y3,z3

建议使用excel直接编辑后另存为csv文件。

对比案例如下图所示，当两个孔的washer冲突时，如果两个孔的优先级一样，系统会自动缩小每个孔的washer半径，但是如果设置了不同的优先级，优先级低的washer可能会减少一圈washer。

二、直接中面网格

HyperMesh最新版本2017.2.4开始，提供了跳过中面抽取步骤直接得到中面2D网格的功能。该功能主要是针对无法自动实现中面抽取的复杂注塑件。HyperMesh中的对应工具可以在mesh下拉菜单或者2D面板中找到。

BatchMesher中的相应设置及效果如下：

如果使用crash5mm文件，同时设置Extract element size为2（覆盖最上面的5mm）可以得到如下网格

如果使用crash5mm文件，同时设置Extract element size为5可以得到如下网格

HyperMesh的midmesh面板还提供了一组用于修正直接中面网格的工具，也许会在后面某一期进行介绍（待定）。

三、圆角识别与控制

圆角是网格划分中的重点关照对象，通常希望在圆角的部位捕捉到圆角的主特征线并使网格沿着圆角的轴线方向呈若干排整齐排列。

为了实现该目标，BatchMesher开发了圆角的特征识别功能，用户只需要指定合理的控制参数就可以得到较好的圆角网格。

BatchMesher中对圆角的控制参数如下：

最上面那个Minimize transitions的选项通常都应该选上，作用是对于宽度变化的圆角尽可能得到同样排数的网格。但是如果圆角有很多硬点时使用该选项可能导致得到的网格扭曲严重，如果碰到这种情况可以后续手工调整或者去掉该选项。

参数说明：

R:圆角的半径

W:圆角的弧长

Minimum number of rows:圆角弧长方向最少划分几排单元

Maximum chordal deviation:最大弦差

Method：圆角处理方法

1、remove，也就是去掉圆角

2、沿中线将圆角一分为二，该方法通常只用于很小半径的圆角。

结果

如果选上Suppress tangency edges，效果如下：

3、enforced elem rows，即生成整齐排列的单元，大部分情况下都应该是这个选项。

为了正确设置这些参数，需要先对圆角的一些基本几何关系有所了解。很多人在这里犯错误是因为没有搞清楚几何关系。比如根据参数计算得到的单元小于最小单元尺寸等。

下图是一个圆角截面的示意图。

对应的计算公式如下：

弧长：arc_Width = Radius * angle

单元尺寸：Elem_size= =Radius * 2 * sin(angle / (2 * N))

弦差：chordal_deviation = Radius * (1-cos(angle / (2 * N)))

弦长：chordal_width = 2 * Radius * sin(0.5 * angle)

angle:弧度制的圆心角

（如果看得有点头晕的建议拿张纸自己手算一下）

更好的方法是直接把这些公式建立一个如下的excel表格

实际使用的时候根据模型中圆角的特点查一下表格找到大致参数的范围，然后就大功告成了。

注意：实际的圆角不一定都是90度的。

四、实体孔识别

这里的实体孔其实是指封闭曲面中的圆柱孔的表面，而不是指体。该选项只支持填充孔和指定孔边单元数两种操作。

对于只有壳几何的模型应禁用该项，因为对实体孔的识别可能会耗费大量时间。在孔周围应定义偶数个单元并满足最小单元尺寸的要求，并尽量使孔边的单元尺寸接近目标单元尺寸。

测试几何如下：

结果如下：

五、翻边识别与控制：

很多钣金件边缘都有翻边，翻边通常都是平的，网格划分时建议在翻边宽度上至少使用两排单元。单元的实际排数是BatchMesher内部通过对最小和最大元素大小的限制以及纵横比来确定的。

最大翻边宽度的合理上限是（N+1.5）倍单元尺寸，其中N是整个翻边的单元排数。类似地，一个合理的下限是最小单元尺寸的2倍。如果看到类似下图中蓝颜色的数字，说明翻边最小尺寸不合适，需要调整。

常见的翻边网格如下图，可以看到，BatchMesher为了保证翻边的单元排数，在翻边位置布了很多硬点。

六、其它选项

除了以上设置，BatchMesher还有许多的的其它设置，都归为other options

1、删除重复曲面

通常保持默认设置即可，相当于defeature面板duplicates的功能。

2、Edges equivalencing设置，相当于edge edit面板中equivalence功能

通常保持默认设置即可。

3、处理交叠面设置，即两个面有一部分重叠

对该选项的意思帮助文件中有图文并茂的说明

对该选项的意思帮助文件中有图文并茂的说明

4、抑制窄边及窄圆角

Auto的意思是使用1.2倍的最小单元尺寸

后面的main fillet strips是指圆角的特征边

Main edge是指与圆角相邻的平面的边界edge，打开该项会强制保持圆角和平面的边界edge，不允许进行节点的smooth等操作，可能导致局部大量细长单元（两条edge挨得很近的时候）

5、抑制拉延筋（变成一个平面）

下面一个选项是说虽然拉延筋特征没有了但是外圈特征线还要投影到平面上。

6、删除翻边上的小圆柱面（如下图所示）。

通常设置为目标单元尺寸的20%，并且不超过最小单元尺寸的70%-80%（无法满足最小尺寸的要求，所以无法保留该特征）

7、删除曲边圆角

建议设置为最小单元尺寸和目标单元尺寸之间的值，与defeature面板edge fillets功能相同

8、将螺纹孔替换为标准圆柱面

因为通常模型中并不会存在带细节特征的螺纹，所以该设置通常不会发生作用。

9、平滑面特征线抑制级别设置

该设置通过曲率和单元尺寸对特征线进行选择性toggle，从而提高网格的流畅程度。一共有5个预定义的级别以及一个自定义级别。用户需要自己权衡多保留特征线还是希望有更好更流畅的网格

下面是把该项目设置为不同级别得到的特征线情况

10、Components边界处理和主特征线识别

第一个选项是说如果两个components连接处是共享边一定要保留（不toggle，也不能移动节点到edge以外）

第二个选项的意思是捕捉零件的主要特征线。通常应该选上该项，特别是对特征线要求较高的NVH分析。不选该项可以得到更好的单元质量，但是网格节点不会沿着几何的特征线分布。启用这个选项时不推荐再使用曲面圆角设置中的mid line选项（因为mid line得到的新特征线可能会被toggle掉，导致圆角附近单元排列扭曲）。

七、网格划分和单元类型设置

1、单元类型和流向控制

请参考automesh面板的对应介绍

2、圆角网格流向增强选项

建议选上

算法尽量控制圆角网格的排数保持一致。

3、单元阶次

通常在HyperMesh中2D单元使用一阶单元为主，生成四面体的时候通常使用二阶（依赖于后面希望进行的分析类型）

4、生成单元所属的components控制（放哪个component里面）

5、三角形清理

通常保持默认值即可，aggressive选项可能导致大量漩涡状的四边形网格，通常不建议打开。

6、网格光顺选项，建议保持默认值，允许节点移动到共享边外可以大幅提高网格质量。

后面两个选项的意思是进行特征修复和尽量保持原始几何的特征（代价是牺牲单元质量）。

7、节点移动设置

设置该项有利于修复失效的单元。推荐设置如下图，分别是10%的单元尺寸和5%的单元尺寸

第三个选项的效果如下（右图中的顶面上的部分节点移动到了edge以外）

第四个选项的效果如下：

8、翘曲矫正：

为了纠正四边形单元的翘曲，建议两个选项都打开。BatchMesher首先尝试通过沿着曲面法向移动节点纠正四边形单元的翘曲，如果还是无法解决才会将不达标的四边形切割为三角形。上一期讲到将warpage的要求尽可能放到20~25，主要原因也在这里，因为一旦warpage无法达标，系统就会通过这里的设置进行调整单元，过低的warpage（比如<15度）通常导致大量三角形单元堆积。

9、网格特征角设置：

在单元清理过程中，特征角的推荐值是20-30度。较低的值可能有助于更好的保留特征，但是低于15度的值可能显著地增加失效单元的的比例（不同网格特征角的效果图片可以在automesh那一期查看）。

10、单元折叠角设置

如果两个相邻单元的法向夹角大于该值，系统认为发生了单元重叠，将启动清理程序进行清理。

八、component例外处理

1、忽略component，该选项只能在单独的BatchMesher程序中使用，在automesh面板中该选项不起作用。

测试几何如下：

BatchMesher设置如下：

结果part2没有划分网格：

2、指定的component不进行几何清理，可以通过只显示suppressed edge来查看

可以看到，左右都有压缩边，而我们指定的中间的component没有进行几何清理。

3，划分指定的components并保持与其余components的连接关系

该选项用于需要对不同的components采用不同的单元尺寸或者不同的参数的情况。

实际使用BatchMesher的时候很少用到这几个功能。

虽然我已经尽可能做到了图文并茂+直截了当地说明，但是挨个介绍BatchMesher的设置参数肯定还是比较枯燥的。但是一旦你用好了BatchMesher，你的网格划分的工作效率就可以得到大幅度地提高。所以，认真学一学还是非常有必要的。

最后一点要提醒大家的是：设置一样的情况下，BatchMesher的最新版本划出来的网格比老版本好。

BatchMesher就为大家介绍这么多，下期方老师将为大家介绍四面体网格的划分，期待大家有更多的互动。