1.2.3 计算模型的网格前处理
现在的数值计算方法大多基于离散的网格单元进行，因此需要先把几何模型处理成网格模型，并且网格的类型、质量、数量等均对数值仿真的耗时和准确性有着重要的影响。网格前处理的过程主要包括两部分：第一步是几何模型的处理，包括添加或去除多余的边线、几何分块等的几何编辑，其主要目的是协助划分高质量的网格。第二步就是生成网格，根据研究的需求可能会涉及一维线网格、二维面网格和三维体网格。
Hypermesh是由美国Altair公司开发的一款有限元前处理工具，具有丰富的网格划分、编辑功能和前处理设置，同时兼容多种格式的几何模型，并且与常用的工程CAE软件均有完善的接口，可输出多种形式的前处理文件。不同于其他的有限元前处理软件，Hypermesh提供了网格生成的高自由度，其网格模型可以独立于几何模型存在，对网格的编辑不受限于几何［10］。以下通过支架模型的网格划分对Hypermesh软件进行简单的介绍。
1）模型导入及几何前处理
打开Hypermesh时，根据后续计算使用的CAE求解器选择相应的接口（如Abaqus）。接着导入支架的几何模型，Hypermesh与常用的CAD软件有完善的几何模型接口，选择支架模型对应的sldprt文件（Solidworks模型文件），完成模型的导入，如图1-28所示。
图1-28 导入支架的几何模型
对于复杂的几何模型，由于几何格式的变化，Hypermesh对表面边界线的识别可能会出现错误，因而会在几何体表面生成细小或冗余的表面分割线，如图1-29a所示。多余的分割线会影响表面网格划分的质量，因此需要进行几何清理。几何面板中的quick edit面板提供了便捷的几何修复功能，可实现对几何模型的点、边线、面快速的增加、删除等编辑。使用toggle edge功能对支架丝内部的分割线进行清理，清理后边线显示为虚线，如图1-29b所示。
图1-29 几何清理
2）划分面网格
图1-30 支架内表面划分网格(https://www.daowen.com)
几何清理完成后进行二维面网格划分。在Hypermesh中，三维体网格是根据面网格建立的，因此其网格划分思路是先建立合适的面网格。使用2d面板下的automesh功能可以实现快速的面网格划分，这里选取三角形单元对支架内表面划分网格，网格尺寸设置为0.08 mm，划分结果如图1-30所示。
3）生成实体网格及导出网格文件
在3d面板中选择element offset，通过对面网格的向外偏移（图1-31），即可得到支架的实体网格，设置偏移网格的层数为4层，总厚度为支架的壁厚0.3 mm。最终生成的支架实体网格如图1-32所示。
图1-31 通过偏移生成支架实体网格
图1-32 支架实体网格示意图
完成实体网格划分后，导出网格文件作后续有限元计算使用。文件导出面板中选择求解器的文件类型，在本案例中输出为Abaqus的inp文件（图1-33）。
图1-33 导出网格文件
本节主要介绍了Hypermesh在网格前处理中的使用基础。软件提供多种面网格划分功能和体网格生成功能，使用者需要根据每个模型的特点，选择合适的网格划分路径，灵活使用各种体网格生成方式，从而缩短前处理的过程，提高效率。