HyperMesh宝典：梁截面设计全解析

很多用户平时很少会用到梁单元，更不用说任意形状的复杂梁截面了。其实再奇葩的截面本质上也就是一个平面形状而已，我们可以像当年上小学数学课一样研究一个平面几何形状，那样学起来会感觉轻松一些，本讲会介绍如何使用HyperBeam 创建截面。

HyperBeam提供了多种定义梁截面的方法。既然是一个面，自然有很多种获取它的方式，比如：

• 使用HyperMesh 或者求解器的标准截面（standard section）
• 从外部导入一个几何面或者通过一圈封闭曲线创建一个面（solid section）
• 将2D单元转化成梁截面（solid section）
• 用一个平面从一个实体上截取一个切面作为梁截面（solid section）
• 将一个曲面投影到一个平面上（solid section）
• 通过若干条折线和每条折线的厚度确定截面的形状（shell section）
• 跳过截面形状的定义，直接给定截面参数（general section）

接下来依次为大家讲解

1.使用HyperMesh或者求解器的标准截面。

可选的标准截面类型因求解器而异，比如OptiStruct 模板下支持的标准截面如下：

在HyperBeam中创建一个OptiStruct的L型标准梁截面步骤如下：

Step1 从模型浏览器>HyperBeam进入

Step2 在新打开的HyperBeam窗口浏览器位置，点击鼠标右键Create>Standard Section>OptiStruct>L

Step3 自动创建的梁截面如下：

Step4 在左下角更改截面参数后图形区就会更新截面形状，至此定义完成。

右侧data区域中各种参数的意义会在本文的最后解释。

点击菜单栏File>Exit退出HyperBeam界面，查看Beam Section Collector下可知已创建L形截面。

2.从外部导入一个几何面或者通过一圈封闭曲线创建一个面。

Step1 创建一个曲面并导入HyperMesh。

对HyperBeam来说面从哪里来都是一样的，比如AutoCAD、Creo、UG、CATIA等CAD软件，这里使用的曲面在澳汰尔公司的工业设计软件Evolve （现在的新名字叫solidThinking Studio ）里创建。

Step2 进入HyperBeam面板并设置如下：

Cross section plane: 默认是所选面所在平面（可以选择投影到其它平面）；

Section Base node：截面坐标系的原点位置；

Orientation vector：截面坐标系的第一轴方向。

Step3 点击Create后就可以看到创建的截面和相应的参数。

上图中左下角的表格是定义五角星的各个顶点坐标（可编辑）。

3. 将2D单元转化成梁截面。

该方法和方法2是几乎一样的，略去解释。

4. 用一个平面从一个实体上截取一个。

Step1 先把实体从外部导入HyperMesh，下图的古怪实体也是从Evolve中创建的。

Step2 在HyperBeam面板截取实体的一个截面并按照如下设置创建为梁截面。

Step3 得到截面如下：

如果选择一个更倾斜的平面去截取，结果可以是这样：

5.将一个曲面投影到一个平面上（该方法很少用得到）。

Step1 先把曲面导入HyperMesh，还是Evolve创建的。

Step2 在HyperBeam中设置如下，包括投影平面和截面坐标轴的原点和第一轴等。

Step3 投影后得到的截面如下：

6. 通过若干条折线和每条折线的厚度确定截面的形状。

典型的应用场景包括汽车的A柱/B柱用梁单元等效建模。这里需要说明一点，作为定义一个梁单元用的折线可以有T型连接，但是不能断成不相连的两截。也可以直接从外部导入曲线或者从曲面/实体从截取线，先通过一个例子了解大致的过程：

Step1 绘制或导入一条曲线，或者从曲面/实体上截一条，结果都是一样的。

Step2 在HyperBeam面板设置好参数并创建截面。

HyperBeam视图下的信息如下：

Step3 创建beam单元。

这里务必注意offset的方向（x轴指向是单元的节点顺序决定的，y轴是截面坐标系的第一轴，z轴由右手定则确定并且要和截面第二轴的方面吻合），另外，offset数值是HyperBeam中的值的相反数。

Step4 打开梁单元的3D显示。

结果和曲线的位置完全重合。

此外，shell section还提供了很多额外的功能。

截面曲线可以从csv文件导入，创建好的截面信息也可以保存为csv并进行编辑。

7.Generic section.

该类截面只有数值无截面图形，直接输入截面的参数进行定义，只在某些特殊场合（比如优化）会用到。

各参数的物理意义说明如下（相关公式可打开HyperMesh帮助查看）：