1、软件介绍
Hypermesh软件是美国Altair公司的产品，是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，最著名的特点是它所具有的强大的有限元网格划分前处理功能。
2、有限元前处理
采用Hypermesh完成三维几何模型清理并形成有限元模型，并根据工况条件，使之形成适于有限元分析的有限元模型，并保证网格单元的长宽比、夹角、扭曲度等在有限元计算的合理范围之内。梳理约束支撑条件、几何条件以及载荷的关系，形成多工况计算文件。
2.1 有限元模型检查修正
有限元模型的刚度矩阵、质量矩阵、甚至阻尼矩阵中的元素。这类通过检查单元的翘曲度、扭曲度、最大角、最小角、方正性、法线方向等来保证模型的正确性。
3、网格检验与测试
网格质量与具体问题的几何特征和求解算法有关，因此网格质量最终要由计算结果来评判。但经验表明，计算结构力学对网格有些一般性的要求，例如长宽比、雅克比、角度、翘曲等。本方案应用Hepermesh前处理软件的一系列评价标准来检验网格质量。其检查面板如图1所示：
图1 HYPERMESH网格检查控制面板
3.1 翘曲度（Warpage）：
翘曲是指单元面内的弯曲程度，检查四边形单元的翘曲量，即单元偏离平面的量，由于3点形成平面， 当四边形的一个角点与其他3个角点不在同一平面上时，则形成翘曲，一般地，可接受小于5°的翘曲量。如图2所示，角度越大，翘曲越严重，单元质量越差，本方案规定翘曲度应不超过25度。
图2 单元翘曲度评估标准
3.2 长宽比（Aspect ratio）：
网格单元边长最大值与最小值的无量纲比值，长宽比为1时单元质量最好，长宽比越大，质量越差，对于结构主要特征部位，长宽比应严格控制在5以内。如图3所示。
图3 单元长宽比评估标准
3.3 雅克比（Jacobian）：
曲检查单元偏离理想形状的程度，即雅可比（jacobian）值，雅可比值的范围从0到1，1表示理想形状.Hypermesh在每个单元的高斯积分点或角节点计算jacobian矩阵的行列式，并且输出最小值与最大值之比，即jacobian值。通常认为大于0.7的比值是可以接受的，而小于0的比值表示一个凹面单元，这将导致收敛问题。1表示质量最好，0表示质量最差，本方案认为次参数应大于0.3。
3.4 角度（Angle）：
检查每个网格单元的最大、最小内角，单元最大内角应小于150度，最小内角应大于30度为宜。
图4 单元角度评估标准
图5 不同类型及阶次的单元内部积分点
网格测试，对同时满足以上网格质量评价标准的几套网格做相应的测试工作。网格数较少，会引起分辨率不足，网格质量不好，会导致数值离散误差增大。需要初步试算，在排除其他因素影响的情况下，计算发散，可能是雅克比（Jacobian）标准较小的原因，连续方程残差高，可能是相邻网格单元尺度变化较大的原因。
