hyperworks功能簡介

1、Altair HyperWorks 功能簡介一 .綜合評價其為企業(yè)級CAE平臺，集成設(shè)計與分析多種工具，擁有開放性體系和可編程工作平臺，可提供頂尖的CAE建模、可視化分析、優(yōu)化分析、以及健壯性分析、多體仿真、制造仿真、以及過程自動化。二. 軟件模塊建模及后處理HyperMesh MotionViewHyperViewHyperGraphHyperGraph 3DHyperCrash優(yōu)化分析OptiStructHyperStudyHyperStudyDSSOptiStruct/AnalysisMotionSolve虛擬制造HyperFormHyperXtrudeForgingFriction S

2、tir WeldingMolding流程自動化及數(shù)據(jù)管理Process ManagerData Manager 4 stacked (ADM) Client其它Process StudioBatch Mesher表1 HyperWorks軟件模塊分類1、OptiStruct 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工具，提供拓撲、形貌、形狀、尺寸等優(yōu)化解決方案2、前后處理（1） HyperMesh高性能、開放式有限單元前后處理器，主要用于模型處理。相對其它軟件，具有更為強大的網(wǎng)格劃分能力。提供幾乎所有主流商業(yè)CAD系統(tǒng)和CAE求解器接口。CAD接口如ProE，CATIA，IGES，UG等。CAE接口如ansys

3、，optistruct，abaqus，nastran，dyna，ideas等（2）MotionView 通用多體動力學仿真及工程數(shù)據(jù)前后處理器，擁有豐富的車身模型庫并支持二次開發(fā)。（3）HyperGraph 仿真和實驗結(jié)果的后處理繪圖工具，擁有豐富的求解器和實驗數(shù)據(jù)接口、數(shù)學函數(shù)庫并支持后處理模塊定制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理自動化。（4）HyperView 完整的結(jié)果后處理工具，可處理有限元分析、多提系統(tǒng)仿真、視頻和工程數(shù)據(jù)。（5）HyperStudy 為健壯性設(shè)計開發(fā)的參數(shù)化研究和多約束優(yōu)化工具應(yīng)用：實驗設(shè)計（DOE）、隨機仿真和優(yōu)化技術(shù)3、求解器（1）OptiStruct/Ana

4、lysis 有限元分析求解器，具有快速而精確的特點應(yīng)用：用于線性靜態(tài)和頻率響應(yīng)分析的求解（2）MotionSolve 多體動力學分析求解器應(yīng)用：剛體和柔體耦合分析求解（3）Radioss 應(yīng)用：安全技術(shù)、生物仿真技術(shù)和車輛安全評價技術(shù)（4）HyperCrash 應(yīng)用：主要用于碰撞仿真4、制造工藝仿真（1）HyperForm 鈑金沖壓成成形仿真工具，兼模具設(shè)計、管料彎曲成形和液壓成形仿真模塊（2）HyperXtrude 合金材料擠壓成形仿真工具（3）Forging 鍛壓方針（4）Molding 注塑成型仿真（5）Friction Stir Welding 模擬摩擦激光焊接三軟件應(yīng)用1、拓撲優(yōu)化：

5、在給定的設(shè)計空間內(nèi)尋求最佳的材料分布，載荷到約束的傳力路徑上材料得到保留。1.1、OptiStruct使用均勻化法和密度法定義材料流動規(guī)律。（1）均勻化法：基本思想起源于材料學領(lǐng)域，指用一種等效的材料模型來代替復合材料模型。均勻化法對二維結(jié)構(gòu)每個單元有三個設(shè)計變量，三維有六個設(shè)計變量，設(shè)計變量多，敏度計算復雜。優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)含有多孔質(zhì)材料，不易制造。 圖1 均勻化法微結(jié)構(gòu)示意圖（2）密度法：人為假定單元正則化密度和材料物理屬性（如許用應(yīng)力、彈性模量）之間的某種對應(yīng)關(guān)系，以連續(xù)變量的密度函數(shù)形式顯式表達這種對應(yīng)關(guān)系。密度法基于各向同性材料，無需引入微結(jié)構(gòu)，單元變量少，程序?qū)崿F(xiàn)簡單，計算效率高。是所

6、有拓撲優(yōu)化問題默認的方法。此法中假定材料的剛度與密度呈線性關(guān)系。兩種方法空間尺寸變量都被設(shè)置為連續(xù)變量，在0-1之間變化，0和1分別代表空或?qū)?，中間值代表假想的材料密度值。在OptiStruct優(yōu)化中，實體單元、殼單元以及1D單元（包括RodBar/BeamBush和Weld單元）都可以用于定義拓撲設(shè)計單元。1.2、制造工藝約束拓撲優(yōu)化過程中考慮結(jié)構(gòu)對稱或鑄造等工藝的可行性，提出多種解決方案：1） 成員尺寸控制最小成員尺寸：消除優(yōu)化結(jié)果中細小的傳力途徑，結(jié)果中的密度為1的區(qū)域最小尺寸將會大于最小成員尺寸。其一般大于3倍的單元平均尺寸。最大成員尺寸：消除優(yōu)化結(jié)果中的材料堆積，結(jié)果中單元密度為1的

7、區(qū)域各項尺寸將不會大于最大成員尺寸。其一般大于單元平均尺寸的3倍。2)脫模 在鑄造的脫模方向或刀具進出方向不能有材料阻擋3)擠壓 是材料沿擠壓方向的橫截面保持一致，得到的優(yōu)化結(jié)果可以采用型材制造，實際上是對零件所使用的型材的橫截面進行優(yōu)化。4)對稱 在網(wǎng)格、邊界條件不對稱的模型中也能強制生成對稱5)模式重復 允許相似的設(shè)計區(qū)域形成相似的拓撲布局：某一區(qū)域或多個區(qū)域的結(jié)構(gòu)樣式和另一區(qū)域保持一致或沿某方向進行比例縮放，從而減少工藝設(shè)計和制造加工的工作量。注：模式重復時，主設(shè)計區(qū)域和從設(shè)計區(qū)域的網(wǎng)格，邊界條件無需保持一致。1.3、優(yōu)化方式體積比約束：建模方式對應(yīng)的工程含義為“結(jié)構(gòu)體積一定的情況下，目

8、標函數(shù)如柔順度、固有頻率值最小或最大”。建模方法的好處在于：由于體積敏度值保持恒正（或恒負），有利于優(yōu)化求解，通常情況下優(yōu)化迭代收斂性好。做拓撲優(yōu)化時使用方法，通常約束為體積分數(shù)為0.3，目標為柔度最?。▌偠茸畲螅O(shè)計變量為設(shè)計空間單元密度。體積最小化目標:建模方式對應(yīng)的工程含義為“在滿足結(jié)構(gòu)響應(yīng)量如節(jié)點位移、固有頻率值不大于（或不小于）許用值的情況下，結(jié)構(gòu)體積最小化”。建模方法的好處在于：具有處理多種不同性質(zhì)約束的能力。如：約束為某（些）節(jié)點的位移小于0.1（或應(yīng)力小于2e5），目標為體積最小，設(shè)計變量為單元密度。1.4、優(yōu)化應(yīng)用1、拓撲優(yōu)化:包括剛度、強度、固有頻率及它們之間的組合優(yōu)化剛

9、度優(yōu)化 難點之一為多工況下多剛度拓撲優(yōu)化，本質(zhì)上是多目標拓撲優(yōu)化問題。問題是很難找到一種方法使所有的目標函數(shù)同時達到最大化，尋求一個唯一的全局最優(yōu)解困難，當多工況載荷下各個工況載荷的數(shù)值大小的差異較大時，常常會造工況下單元拓撲值相差較大。在優(yōu)化過程中，較小載荷容易喪失剛度傳遞路徑，小載荷對應(yīng)的單元拓撲值在優(yōu)化過程中往往會被刪除，造成所謂的“病態(tài)載荷”現(xiàn)象。強度優(yōu)化 在一般的線彈性小變形情況下，強度拓撲優(yōu)化和剛度拓撲優(yōu)化獲得相似的設(shè)計結(jié)果。動態(tài)優(yōu)化 動態(tài)拓撲優(yōu)化分為固有特性拓撲優(yōu)化和動響應(yīng)下的拓撲優(yōu)化問題。頻率優(yōu)化問題的難點在于克服局部模態(tài)現(xiàn)象和頻率交換現(xiàn)象。 2、形狀優(yōu)化：設(shè)計人員對模型有了一

10、定的形狀設(shè)計思路后所進行的一種細節(jié)設(shè)計，目的是通過改變模型的某些參數(shù)（幾何特性的形狀）來提高模型力學性能。主要應(yīng)用HyperMorph模塊進行形狀優(yōu)化。3、形貌優(yōu)化：為形狀優(yōu)化的高級形式，它不刪除材料，是在板形結(jié)構(gòu)中尋找最優(yōu)的加強肋分布的概念設(shè)計方法，用于設(shè)計薄壁結(jié)構(gòu)的強化壓痕，在減輕結(jié)構(gòu)重量的同時能滿足強度、頻率等要求。其方法與拓撲優(yōu)化類似，不同的是拓撲優(yōu)化用單元密度變量，形貌優(yōu)化用形狀變量。4、尺寸優(yōu)化：同樣為設(shè)計人員對模型有了一定的形狀設(shè)計思路后所進行的一種細節(jié)設(shè)計，通過改變結(jié)構(gòu)單元的屬性，如殼單元的厚度、兩單元的橫截面屬性、彈簧單元的剛度和質(zhì)量單元的質(zhì)量等來達到一定設(shè)計要求（如應(yīng)力 質(zhì)

11、量 位移）。5、應(yīng)用舉例：1.HyperWorks 在汽車零部件有限元分析中的應(yīng)用應(yīng)用HyperWorks 軟件，對汽車零部件的剛度、強度和模態(tài)等進行有限元分析。并通過對某摩擦片的強度和某發(fā)動機飛輪殼的模態(tài)、強度和剛度等有限元分析.闡述了復雜結(jié)構(gòu)強度計算時邊界條件的簡化.通過與理論解的對比，驗證了邊界條件簡化的合理性。2. HyperWorks現(xiàn)代飛機性能設(shè)計的新平臺HyperWorks 在飛機結(jié)構(gòu)有限元建模，結(jié)構(gòu)優(yōu)化及減重，碰撞安全性分析，復合材料零部件設(shè)計和運動機構(gòu)仿真及優(yōu)化等領(lǐng)域的技術(shù)已經(jīng)被世界各大飛機制造商廣泛采用，成為事實上的現(xiàn)代飛機性能設(shè)計新平臺。3. Hyperworks在汽車N

12、VH開發(fā)中的應(yīng)用用HypeWorks軟件對汽車零部件進行模態(tài)有限元分析。通過對某家用轎車空調(diào)壓縮機支架進行模態(tài)分析，建立空調(diào)壓縮機支架的有限元模型。采用RBE2單元來模擬空調(diào)壓縮機和空調(diào)壓縮機支架及發(fā)動機之間的連接。4. 基于 HyperWorks 的轎車車門外板抗凹性分析4. 基于 HyperWorks 的轎車車門外板抗凹性分析應(yīng)用HyperWorks 軟件平臺，對車門外板的抗凹性能進行分析驗證。 在整個分析過程中使用HyperMesh平臺進行前處理、利用AbaqusCommand做求解、采用HyperView與HyperGraph平臺進行后處理，介紹某車型車門外板的抗凹性能分析過程，以驗證

13、車門性能品質(zhì)為目的，同時也體現(xiàn)了HyperWorks 軟件平臺在有限元分析方面的強大功能。5. HyperWorks 在汽車轉(zhuǎn)向節(jié)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用HyperWorks 軟件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，對汽車零部件進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程。以對某汽車轉(zhuǎn)向總成中的轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化為例，重點介紹了拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用方法及功能。 優(yōu)化結(jié)果表明將拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化相結(jié)合應(yīng)用，對零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計能起到重要的指導性作用。6. 基于HyperWorks的車架模態(tài)分析利用HyperWorks建立以殼單元為基本單元的車架有限元分析模型， 分析了該車架的前七階固有頻率及振型， 為車架響應(yīng)分析提供了重要的模態(tài)參

14、數(shù)， 同時也為結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計提供了理論依據(jù)。7. HyperWorks 在疲勞失效預測分析中的應(yīng)用應(yīng)用HyperWorks 軟件進行有限元疲勞預測，將零部件設(shè)計水平從壽命定性設(shè)計到壽命定量設(shè)計變?yōu)榭赡堋１疚慕柚鶫yperMesh 和 RADIOSS 軟件，以平衡懸架大支架為例，介紹疲勞分析的使用過程，將計算結(jié)果與試驗結(jié)果對比，并對改進結(jié)構(gòu)進行驗證。8. HyperWorks 在直升機旋翼系統(tǒng)強度設(shè)計中的應(yīng)用在直升機旋翼系統(tǒng)強度分析過程中，為了滿足承受多種載荷高速旋轉(zhuǎn)復雜結(jié)構(gòu)有限元建模需要，采用 HyperMesh建立三維六面體實體單元，完成多點單位載荷狀態(tài)應(yīng)力計算。與 Altair 技術(shù)支持部

15、門合作，開發(fā)專用非線性函數(shù)化應(yīng)力運算后處理程序Sleeve，滿足結(jié)構(gòu)高、低周疲勞應(yīng)力可視化后處理計算要求，為直升機旋翼系統(tǒng)強度設(shè)計及優(yōu)化分析提供可用工具。9. HyperWorks Connector模擬整車焊接研究車身承載了轎車在使用過程中的各種載荷，其中主要包括扭轉(zhuǎn)載荷、彎曲載荷、扭轉(zhuǎn)彎曲復合載荷以及碰撞載荷等。剛度不足就會引起車身門窗和發(fā)動機艙的變形，以導致轎車車窗玻璃的破壞，車門被卡能現(xiàn)象。車身剛度不足，必然其固有頻率也會較低，從而容易引起結(jié)構(gòu)共振和噪聲，將嚴重影響駕駛?cè)藛T和乘客的乘坐舒適性。本文采用HyperWorks，進行有限元網(wǎng)格劃分，并利用其中Connector 模塊進行白車身

16、模型的焊接，利用 Nastran 進行白車身的模態(tài)分析。10. HyperWorks 優(yōu)化技術(shù)在薄板件工藝可成型性分析中的應(yīng)用薄板件類產(chǎn)品設(shè)計的一個重要考慮因素就是工藝可成型性。本文簡要介紹了如何利用 HyperMorph 技術(shù)對零件特征進行尺寸改變以及形狀優(yōu)化，從而進行仿真分析，盡快發(fā)現(xiàn)較好的工藝可成型性，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期。11. 基于HyperWorks的某橋殼有限元分析及拓撲優(yōu)化技術(shù)以實體單元為基礎(chǔ)，利用HyperWorks對某拖拉機大馬力轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋殼進行了強度計算和有限元模擬分析得出了零件的應(yīng)力和變形分布， 驗證了設(shè)計的合理性，為拖拉機驅(qū)動橋的強度評價及疲勞壽命估算提供了相關(guān)數(shù)據(jù)，為

17、同類相關(guān)產(chǎn)品的分析提供了參考依據(jù)，并對橋殼模型進行拓撲優(yōu)化以指導橋殼的設(shè)計思路。 12. HyperWorks 在精密鑄造產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用應(yīng)用HyperWorks 對精密鑄造產(chǎn)品進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，且以對某汽車駕駛室后懸置支架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化為例，著重介紹了拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化在精密鑄造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計上的應(yīng)用方法及功能。事實表明拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化的聯(lián)合應(yīng)用，對精密鑄造產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計起到非常關(guān)鍵的幫助作用，最后通過此軟件對優(yōu)化后的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行有限元分析，驗證優(yōu)化后產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的強度和剛度。 13. 基于 HyperWorks 軟件平臺的汽車前翼子板件沖壓成形性分析HyperWorks軟件平臺應(yīng)用于汽車外覆蓋件板料成形性有限元分析。以某車型的前翼子板件為例，重點對其拉