HM_mesh

以以以以Hypermesh劃分網格流程劃分網格流程劃分網格流程劃分網格流程 Nov. 28th, 2009 以以以以Hypermesh劃分網格流程劃分網格流程劃分網格流程劃分網格流程 Nov. 28th, 2009 Kerry Huang Engineer Kerry Huang Engineer 範例說明範例說明範例說明範例說明範例說明範例說明範例說明範例說明 � 一手持式娛樂裝置，共有6個零件 � 目的: 使用Hypermesh劃分網格，並導入網格至ABAQUS進行分析設定 � 軟體版本: Hypermesh9.0, ABAQUS6.9 � 一手持式娛樂裝置，共有6個零件 � 目的: 使用Hypermesh劃分網格，並導入網格至ABAQUS進行分析設定 � 軟體版本: Hypermesh9.0, ABAQUS6.9 Top Button PCB LCD Bottom Cover 網格規劃網格規劃網格規劃網格規劃 Tetra(C3D10M) Hex(C3D8I) Shell(S4) Tetra(C3D10M) Hex(C3D8I) Tetra(C3D10M) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 � 1. 設定User profiles � 2. 選擇元素類型 � 3. 導入幾何模型 � 4. 建立網格 – 一階轉換二階 – 檢查網格品質 � 5. 彙整零件 � 6. 再次檢查網格 � 1. 設定User profiles � 2. 選擇元素類型 � 3. 導入幾何模型 � 4. 建立網格 – 一階轉換二階 – 檢查網格品質 � 5. 彙整零件 � 6. 再次檢查網格 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 � 設定User profiles – 須正確選擇求解器類型，Hypermesh才能對應到正確的設定法(如元素、材料) � 設定User profiles – 須正確選擇求解器類型，Hypermesh才能對應到正確的設定法(如元素、材料) ABAQUS共有3種樣板可以選擇 Standard2D: 平面問題 Standard3D: 三維問題，使用Standard求解器 Explicit:使用Explicit求解器 (1) (2) (3) Note: 通常選用通常選用通常選用通常選用Stanndard3D即可即可即可即可 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 � 選擇元素類型: 依序選擇需要的元素類型� 選擇元素類型: 依序選擇需要的元素類型 (4) (5) (6) (7) Note: 建議在一開始時就指定元素形式建議在一開始時就指定元素形式建議在一開始時就指定元素形式建議在一開始時就指定元素形式，，，，如此將如此將如此將如此將 來在生成網格時便會自動套用所指定的元素類型來在生成網格時便會自動套用所指定的元素類型來在生成網格時便會自動套用所指定的元素類型來在生成網格時便會自動套用所指定的元素類型 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 � 導入幾何模型� 導入幾何模型 (8) (9) (10) (11) (12) (9) 選擇導入格式為幾何選擇導入格式為幾何選擇導入格式為幾何選擇導入格式為幾何 (10) 選擇檔案格式選擇檔案格式選擇檔案格式選擇檔案格式(此依據所擁有的圖檔格式此依據所擁有的圖檔格式此依據所擁有的圖檔格式此依據所擁有的圖檔格式) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 � 導入幾何模型� 導入幾何模型 (13) (13) 成功導入所有零件的幾何模型成功導入所有零件的幾何模型成功導入所有零件的幾何模型成功導入所有零件的幾何模型 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 � 建立網格 – Hypermesh提供2種方式生成四面體網格 � 方法1: 先建立表面的三角形網格，並使其成為封閉體積，再長出四面體網格 � 方法2: 使用volume tetra一次長出四面體網格 � 方法1的做法較容易控制網格品質，因此本文使用方法1的作法建立Tetra – 本文不討論幾何修補技巧和控制網格品質等技巧，僅針對如何正確導出網 格至ABAQUS使用做討論 � 建立網格 – Hypermesh提供2種方式生成四面體網格 � 方法1: 先建立表面的三角形網格，並使其成為封閉體積，再長出四面體網格 � 方法2: 使用volume tetra一次長出四面體網格 � 方法1的做法較容易控制網格品質，因此本文使用方法1的作法建立Tetra – 本文不討論幾何修補技巧和控制網格品質等技巧，僅針對如何正確導出網 格至ABAQUS使用做討論 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 � 建立網格 – 以Top為例，使用Automesh(F12)先建立出表面網格 � 建立網格 – 以Top為例，使用Automesh(F12)先建立出表面網格 (14) (15) (14) 將將將將Top設定為設定為設定為設定為Current component (15) 將表面網格存放在將表面網格存放在將表面網格存放在將表面網格存放在Current component (16) 選擇所有面選擇所有面選擇所有面選擇所有面 Note: 為了方便管理網格為了方便管理網格為了方便管理網格為了方便管理網格，，，，建議將各零件的表面建議將各零件的表面建議將各零件的表面建議將各零件的表面 網格放在各自的網格放在各自的網格放在各自的網格放在各自的component中中中中，，，，與幾何放一起與幾何放一起與幾何放一起與幾何放一起 (16) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (17) (17) 可對於網格種子做更細部的控制可對於網格種子做更細部的控制可對於網格種子做更細部的控制可對於網格種子做更細部的控制 (18) 完成表面網格建立完成表面網格建立完成表面網格建立完成表面網格建立 (18) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (19) (20) (21) (19) 使用使用使用使用edge功能功能功能功能，，，，檢查表面網格是否構成封閉體積檢查表面網格是否構成封閉體積檢查表面網格是否構成封閉體積檢查表面網格是否構成封閉體積 (20) 選曲所有表面網格選曲所有表面網格選曲所有表面網格選曲所有表面網格 (21) 無任何自由邊無任何自由邊無任何自由邊無任何自由邊，，，，表示此表面網格已構成封閉體積表示此表面網格已構成封閉體積表示此表面網格已構成封閉體積表示此表面網格已構成封閉體積 Note: 在建立在建立在建立在建立Tetra之前之前之前之前，，，，一定要先一定要先一定要先一定要先 檢查表面網格是否構成封閉體積檢查表面網格是否構成封閉體積檢查表面網格是否構成封閉體積檢查表面網格是否構成封閉體積，，，， 使用使用使用使用Edge指令指令指令指令(Shift +F3) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (22) (23)(24) (25) (26) (22) 新增新增新增新增1個個個個component，，，，用來用來用來用來 存放零件的存放零件的存放零件的存放零件的3D網格網格網格網格 Note: 為了方便管理網格為了方便管理網格為了方便管理網格為了方便管理網格，，，，建議將建議將建議將建議將 零件的表面網格和零件的表面網格和零件的表面網格和零件的表面網格和3D網格分別存網格分別存網格分別存網格分別存 在不同的在不同的在不同的在不同的component 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 – 轉換一階元素為二階元素 � 由於先前用來建立四面體網格的表面網格為一階元素，因此生成的四面體元素也 為一階元素 � 在Hypermesh可直接將一階四面體元素轉換成二階四面體元素 – 轉換一階元素為二階元素 � 由於先前用來建立四面體網格的表面網格為一階元素，因此生成的四面體元素也 為一階元素 � 在Hypermesh可直接將一階四面體元素轉換成二階四面體元素 (27) 成功建立四面體網格成功建立四面體網格成功建立四面體網格成功建立四面體網格 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (28) (29) 根據不同元素類型來顯示網格根據不同元素類型來顯示網格根據不同元素類型來顯示網格根據不同元素類型來顯示網格 (30) 一階四面體元素的顯示為橘一階四面體元素的顯示為橘一階四面體元素的顯示為橘一階四面體元素的顯示為橘 色色色色，，，，由此可知目前圖面上的元素類由此可知目前圖面上的元素類由此可知目前圖面上的元素類由此可知目前圖面上的元素類 型為型為型為型為C3D4 (30) (29) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (31) 選擇要查詢的元素選擇要查詢的元素選擇要查詢的元素選擇要查詢的元素 (33) 元素類型顯示在圖面上元素類型顯示在圖面上元素類型顯示在圖面上元素類型顯示在圖面上(C3D4) (31) (32) (33) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (34) (35) (36) (37) (35) 選擇所有一階四面體元素 (37) Hypermesh中提供2種增加中間節點的方式 a. 直接於元素邊上的2節點中間新增節點(本文使用) b.元素邊上的中間節點會被投影到實際幾何上 (38) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (39) 網格已轉成二階四面體網格已轉成二階四面體網格已轉成二階四面體網格已轉成二階四面體(C3D10M) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 – 檢查網格品質 � 為了確保分析模型的網格在ABAQUS可被使用，需無Error Element，建議在零件 網格建立完成後，導入ABAQUS進行檢查 – 檢查網格品質 � 為了確保分析模型的網格在ABAQUS可被使用，需無Error Element，建議在零件 網格建立完成後，導入ABAQUS進行檢查 (40) (41) (42) (43) (44) (45) (40) 圖面只保留要檢查零件的網格 (43) 選擇輸出格式為Abaqus (44) 指定輸入路徑 (45) 只輸出圖面上的網格 Note: 一定要先確定各零件網格品質沒有問題一定要先確定各零件網格品質沒有問題一定要先確定各零件網格品質沒有問題一定要先確定各零件網格品質沒有問題，，，，避免當避免當避免當避免當 模型彙整好之後才發現有錯誤模型彙整好之後才發現有錯誤模型彙整好之後才發現有錯誤模型彙整好之後才發現有錯誤，，，，必須重做的問題必須重做的問題必須重做的問題必須重做的問題 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 � 匯入網格至ABAQUS檢查網格品質� 匯入網格至ABAQUS檢查網格品質 (46) (47) (48)選擇匯入格式為inp (49) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (50) (51) (52) (53) (54) (55) (53) 一般先檢查Analysis check，檢查Warning和Error的數量 (55) Warning會以黃色高亮，Error會以紅色高亮 Note: 網格絕對不能存在網格絕對不能存在網格絕對不能存在網格絕對不能存在Error element，，，，否則計算時否則計算時否則計算時否則計算時 ABAQUS會報錯會報錯會報錯會報錯，，，，Warning的數量一般定在的數量一般定在的數量一般定在的數量一般定在3%~4%以下以下以下以下 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 – Top零件的網格建立完成且檢查無問題，接下來依照同樣方法建立Bottom– Top零件的網格建立完成且檢查無問題，接下來依照同樣方法建立Bottom (56) (57) (56) 建立Bottom的二階四面體網格 (57) 於ABAQUS檢查時，發現了Error Note: 通常在通常在通常在通常在Boss柱柱柱柱，，，，檔牆等結構會出現錯誤檔牆等結構會出現錯誤檔牆等結構會出現錯誤檔牆等結構會出現錯誤，，，，須回到須回到須回到須回到 Hypermesh修改網格修改網格修改網格修改網格 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (58) (59) (58) 原本Boss柱都未給予特徵線 (59) 於Boss柱上新增一些特徵線，改變其表面網格排列 Note: 通常給予多一些特徵線即可避免通常給予多一些特徵線即可避免通常給予多一些特徵線即可避免通常給予多一些特徵線即可避免Error的產生的產生的產生的產生 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (60) (60) Error元素已被修正 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (61) (61) 建立Button的二階四面體網格 (62) 於ABAQUS檢查時，沒有問題 (62) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 – Hypermesh提供3種方法生成六面體網格 � 方法1: 先建立表面四邊形網格，再使用drag, spin, offest等功能長出六面體 � 方法2: 使用SoldMap � 方法3: 將模型切割成數個簡單體積，使用multi solid一次長出六面體 � 本文僅使用方法1，其他製作六面體網格的技巧不做討論 – Hypermesh提供3種方法生成六面體網格 � 方法1: 先建立表面四邊形網格，再使用drag, spin, offest等功能長出六面體 � 方法2: 使用SoldMap � 方法3: 將模型切割成數個簡單體積，使用multi solid一次長出六面體 � 本文僅使用方法1，其他製作六面體網格的技巧不做討論 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 – 建立網格 � 以LCD為例 – 建立網格 � 以LCD為例 (63) (64) (65) (66) (63) 長出需要的四邊形網格 (66) 新增名為LCD_3D的component，存放LCD的六面體網格 (67)先選擇兩邊掛耳的網格 (68) 長出網格的層數 (69) 初始偏移 (70) 長出網格的厚度 (71) 選擇squared cornesrs (67) (68) (69) (70) (71) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (72) (73) (72) 長出掛耳的六面體網格 (73) 使用相同方式長出面板的六面體網格 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (74) 只顯示LCD的六面體網格 (75) 使用edge(Shift+F3)檢查自由邊 (76) 可看出六面體網格在各層之間有自由邊，代表未共用節點 (76) (74) (75) (77) (78) Note: 六面體網格一定要檢查自由邊是否正確六面體網格一定要檢查自由邊是否正確六面體網格一定要檢查自由邊是否正確六面體網格一定要檢查自由邊是否正確 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (79) (79) 只有在邊緣處才有自由邊，此為正確的六面體網格 (80) 依照顯示顏色可知LCD的六面體網格為C3D8I (81) 匯入ABAQUS檢查，沒有問題 (80) (81) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (82) 建立Cover需要的表面四邊型網格 (83) 依照相同技巧，建立六面體網格 (84) 匯入ABAQUS檢查，沒有問題 (82) (83) (84) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (84) 匯入ABAQUS檢查，沒有問題 (85) 製作PCB的表面元素 (86) 檢查自由邊是否正確 (87) 匯入ABAQUS檢查，沒有問題 (85) (86) Note: 殼元素網格一定要檢查自由邊是否正確殼元素網格一定要檢查自由邊是否正確殼元素網格一定要檢查自由邊是否正確殼元素網格一定要檢查自由邊是否正確 (87) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 � 彙整零件 – 如一次將所有零件匯出成1個inp檔案，Hypermesh會將所有網格合併在1個 Part中，名稱為Part-1。需使用Separate指令將其分成不同Part，但仍須對各 零件做重新命名的動作，以方便管理，不建議使用 � 彙整零件 – 如一次將所有零件匯出成1個inp檔案，Hypermesh會將所有網格合併在1個 Part中，名稱為Part-1。需使用Separate指令將其分成不同Part，但仍須對各 零件做重新命名的動作，以方便管理，不建議使用 (89) (88) 將所有需要的零件網格輸出 (89) 只有單1個Part (88) 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 (90) (91) (92) (93) (92) 未共用節點的區域會被切成不同Part (93) 六個零件被區分出來 Note: 此種方法還要重新命名每個零此種方法還要重新命名每個零此種方法還要重新命名每個零此種方法還要重新命名每個零 件件件件，，，，不建議使用不建議使用不建議使用不建議使用 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 – 使用自動彙整零件的plugin，自動完成彙整 � 將各零件網格輸出成各自的inp檔案 � 使用pluin自動彙整 – 使用自動彙整零件的plugin，自動完成彙整 � 將各零件網格輸出成各自的inp檔案 � 使用pluin自動彙整 (94) (95) (95) 自動彙整，零件名稱即為先前各零件的inp檔案名稱 Note: 建議使用此法彙整建議使用此法彙整建議使用此法彙整建議使用此法彙整 操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程操作流程 � 再次檢查網格� 再次檢查網格 (96) (97) (98) (99) (100) (101) (101) 各Part的網格類型和元素數量 均會顯示，可用來檢查是否正確 疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除 � 匯入inp至ABAQUS後發現沒有網格 – 檢查輸出網格的component名稱是否有小數點 →不能有小數點 – 檢查輸出網格的component名稱開頭是否不是英文字母 →須以英文字母開頭 � 匯入inp至ABAQUS後發現沒有網格 – 檢查輸出網格的component名稱是否有小數點 →不能有小數點 – 檢查輸出網格的component名稱開頭是否不是英文字母 →須以英文字母開頭 (1) (2) (3) (1) Component名稱有小數點 (2) 提示在第9673行有錯誤 (3) 第9673行ELSET名稱錯誤，不能有小數點 疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除 (1) (1) Component名稱未以英文字母開頭 (2) 提示無效的SET名稱 (2) 疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除 � 導入網格後，於指定材料時發生錯誤 – 同個Part中存在兩種不同類型的網格(如殼和實體元素) � 回到Hypermesh檢查網格輸出設定是否正確 � 導入網格後，於指定材料時發生錯誤 – 同個Part中存在兩種不同類型的網格(如殼和實體元素) � 回到Hypermesh檢查網格輸出設定是否正確 (1) (1) 提示只有相同類型的物件可一次選取 (2) 改成以元素類型顯示 (4) 可看出共有S3和C3D10M兩種網格 (2) (3) (4) 疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除 – 也可於ABAQUS中刪除不需要的元素– 也可於ABAQUS中刪除不需要的元素 (5) (6) (7) (8) (9) (10) (8) 選擇選取2D Elem (9) 由圖面上直接選取全部 Note: 此處的此處的此處的此處的1D,2D和和和和3D Elem是以形狀區分是以形狀區分是以形狀區分是以形狀區分 1D: Truss, Beam 2D: Shell 3D: Solid 疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除疑難排除 (11) (11) 只剩下C3D10M元素