爱华网HyperWorks的基本介绍
在现代产品设计中，CAE技术日益得到广泛的应用，CAE技术也在不断的成熟，其中CAE技术中有一个非常重要的组成部分—结构优化设计已经发展成熟并成功的被用于产品设计，它不断的改变着传统的产品设计流程。
Altair Optistruct 结构优化设计
目前，世界上已有许多的商用结构优化求解器，其中，Altair Optistruct结构优化求解器以其成熟、全面的技术得到大家的认可，已被广泛的应用于许多行业的产品设计实践中。
Optistruct提供拓扑优化、形貌优化、尺寸优化。形状优化以及自由尺寸和自由形状优化技术。通过在产品设计的各个阶段灵活运用各种结构优化技术，Optistruct将成为创新产品设计的驱动者。
HyperWorks软件的功能介绍
HyperWorks 是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成设计与分析所需各种工具，具有强大的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的界面，具有五大类解决方案，共18大模块，以满足CAE设计技术发展的未来趋势。
1.优化设计和鲁棒性研究
Optistruct是以有限元法为基础的结构优化设计工具，提供全面的拓扑、形貌、形状、尺寸等优化解决方案，并在全球首先引入制造工艺约束，取得了大量成功案例。
HyperStudy是功能强大且易用的多学科优化的平台，支持独立于求解器模型参数化，可用于实验设计（DOE）、优化研究和可靠性研究。
CAE前后处理平台有：
Hypermesh是杰出的有限元分析前、后处理平台，拥有全面的CAD和CAE求解器接合、强大的几何清理和网格划分功能，能够高效地建立模型的有限元和有限差分模型，其实体几何和实体网格划分功能已成为了六面体和四面体网格划分功能的新标准。Morhing技术能够帮助用户更方便地实现CAE的参数化，从而提升优化设计的能力。此外，HyperMesh突破有限元分析和多体动力学分析的界限，成为一个真正意义上通用的前处平台。
HyperView及其集成的HyperGraph模型是通用的CAE后处理环境，为CAE和实验结果的专业处理提供支持。HyperView是FEA(有限元分析)和MBD(多体动力学)的仿真后处理平台，拥有全面的求解器接口、杰出的图形驱动器和强大的数据处理与可视化功能。
MotionView是多体动力学仿真的前处理器平台，拥有全面的MBD接口、丰富的车身模型库并支持二次开发。
HyperGraph是仿真和实验结果的后处理绘图工具，拥有丰富的求解器和实验数据接口、数学函数库并支持后处理模块定制，以实现数据处理的自动化。
HyperGraph 3D拥有3D绘图工具，可实现对CAE仿真和实验数据的三维绘图。
2.先进的标准求解器技术
Optistruct/Analysis 是有限元分析求解器，具有快速而精确的特点，能实现从线性静态到频率响应分析的求解功能。
MotionSolve是多体动力学分析的求解器，具备刚体和柔体耦合分析求解方案，能与Optistruct/Analysis无缝集成。
Radioss系列工具Radioss技术在全球汽车行业的到广泛的应用，尤其是对安全技术、生物仿真技术和车辆安全评价技术，都使得其成为福特、沃尔沃和法拉利等著名汽车品牌厂商的标准工具之一。
HyperCrash中集成了原先Radioss产品中的M-Crash、M-Safety和M-Xchange 模块。它专门为碰撞仿真设计了快速建模的工具，集成行业客户及Radioss专家的专业知识，帮助提供高度质量的碰撞仿真模型和特殊的安全环境，可以包含假人、障碍物、行人撞击、安全带和气囊模型。
有限元法的基本思想与分析步骤
HyperWorks提供OptiStruct是以有限元为基础的结构优化设计工具。
有限元法的基本思想可概括为（先分后合）或（化整为零又积零为整），也就是说：“先将连续的求解域离散为有限个单元体，使其只在有限个指定的节点上相互连结；然后对每个单元体选择一个比较简单的函数，近似表达单元节点的平衡方程组：再把所有单元的方程集成为整个结构力学特性的整体代数方程组；最后引入边界条件求解代数方程组而获得数值解，如结构的应力分布和位移分布等。
HyperWorks有限元分析的主要步骤：
导入文件——设置模版——几何清理——建立材料卡片——建立几何及单元集———划分单元——单元检查与优化——建立载荷集——施加载荷——建立载荷工况——设置计算参数——输出有限元文件————利用Optistruct/Analysis求解器球求解——HyperMesh或HyperView后处理。
（1）前处理其任务是包括：
a建立分析结构的几何模型。对于几何结构复杂的结构，可以直接读取CAD软件的相关格式。
b根据分析对象和目的，确定有限元网格划分方案（但愿类型、单元的密度和数量）和装配方案（连接关系和位置），建立有限元分析的计算模型。
（2）计算：是形成总刚度方程并通约束处理后求解大型联立线性方程组，最终得到节点位移的过程。
（3）后处理：是对计算机输出的结果（包括各种应力、位移或振型等）进行必要的处理并按照一定的方式（如等应力线、变形图、振型图等）显示打印出来，以便对分析的对象的性能或设计的合理性进行分析。评估，从而做出相应的改进或优化。
注意：在HyperWorks中求解时可以根据分析的对象的要求选择不同的求解器，一般的分析问题可以用Analysis或Optistruct求解，优化问题则必须使用Optistruct求解器来完成，后处理可以直接用Hypermesh的后处理器功能，也可以选用Hyperiew。
HyperWorks有限元分析的主要内容
一、如何导入文件
HyperWorks的几何模型一般多从Pro/E、UG、CATIA等CAD软件中导入。
（1）UG可导入*.prt文件，但UG需要先安装转换器接合。
（2）CATIA可导入CATIA V4的*.model 文件，导入CATIAV5文件时需要CATIA V5的许可（license）。
（3）Pro/E 可导入*.igs或*.iges文件。
（4）STEP 可导入*.stp文件。
二、几何清理
在对导入的CAD模型进行有限元分析（FEA）时，要考虑有限元分析对几何模型的要求与CAD的不同，FEA只需要简化的几何模型，因此需要对模型部件的一些信息进行简化，以便于网格划分和分析，此外模型的一些几何信息在导入时可能会出错，如导入曲面数据时可能会存在缝隙、重叠、边界错位等缺陷，导致单元质量不高，求解精度差。就要通过几何清理消除错位和小孔，压缩相邻曲面之间的边界，改正模型在导出的错误，消除不必要的细节，产生一个简单的部件模型，以便网格划分和分析，确保网格间的正确连接，获得满意的网格样式和质量，从而提高整个网格划分的速度和质量，提高计算精度。
在Hypermesh中进行几何清理主要有以下几个方面的内容：
（1）导入CAD模型并修复其几何数据，即拓扑修复（Topology Repair）。
（2）抽取中面（Mid-Surfaces）。
（3）简化模型的几何细节（Defeaturing）。
（4）改善几何模型的拓扑关系，以获得高质量的网格，即拓扑改进（Topology Refinement）。
三、网格的划分方法
四面体网格的划分：
Volume Tetra Mesher和Standard Tetra Mesher
五、六面体网格划分的基本方法：
Elem offset
SPIN
LINEAR SOLID
SOLID MESH
DRAG
LINE DRAG
PROJECT TOOL---PROJECT
