Hypermesh小技巧：连接建模之焊点篇

写在前面

最近工作上总是需要建模带多种连接的结构，正好看到知乎上有两位CAE工程师写的文章很详细：

有限元分析：结构力学仿真第四步——焊点、焊缝、螺栓、粘胶、弹簧、接触连接关系建模

上善若水：HyperWorks Connectors 连接元功能介绍（上）

里面很详细的讲了各种连接关系应该选择何种单元模拟，但是文章中没有讲软件中如何具体操作实现，所以我决定分几篇文章来写一写，各种连接在Hypermesh中是如何操作建模的。

希望文章能帮到各位同行，如有错误也希望各位同行能够帮忙指正。

Hypermesh焊点建模方法

上面的引文里是这么介绍焊点建模方法的：

1. 焊点一般由于数量多，一般使用简化模型，常用的焊点建模方法为如下图所示的ACM焊。

2. 更简单的方法是直接将焊接区域用刚性的RBE2单元将焊接区域的节点抓到一起，形成简化版焊点，多用于NVH分析

下面就针对这两种方法讲讲软件里怎么实现。

0.模型准备

两块距离接近的板子，已经画好了网格。

1.用ACM建模焊点

点击右下角的工具栏，1D->Connector->spot,进入下面的界面（spot就是指“点连接”）

简单介绍一下这个界面，上图里第1个框的功能是选择需要建立的焊点模型的位置，第2个框的功能是选择需要建立的焊点模型的类型。最右边几个参数一般是默认的，不用改动，如果有兴趣了解最右那几个参数的作用，可以参考Altair的官方文档^[1]。

建一个ACM焊的模型：

首先就要选择location，在其中一个板子上选择所有需要建模焊点的点位即可，例如下图

需要注意的是，不需要两个板子上一起选焊点，因为软件会自动判断另一个板子的焊点在哪。一起选反而会建模两次。

选择connect what，这是选择需要连接哪两个物体的，在这个例子里就是选中这两块板子。

num layers的意思是同时连接几层板子，这个例子里只有两层，所以不用改，就用2就好。

tolerance指的是板子之间的距离容限，根据实际情况设置一下，保证板子之间的距离<tolerance就行，比如我这两块板子之间的距离是0.01m，所以我设置的tolerance是0.02m。

第2个框里的type选择acm（shell gap）^[2]，这种类型就是用ACM焊模拟焊点，shell gap的意思是指焊核头尾都连接到两块板上。记得设置一下下面的diameter(直径)，这个是设置焊核的尺寸的，我这里用的0.005m。不设置的话很容易软件自动给你生成一个巨大无比的焊核。

Hexa指焊核用几个六面体单元模拟，一般用4就行，需要提高计算精度的话可以考虑更高的值。

coat指的是焊核在高度方向上用几个六面体单元模拟，一般用1就行。

然后点击create就能生成了^[3]。

生成了ACM焊后，软件会自动生成六面体的材料和属性。

这个材料没有填模量之类的参数，记得去Material View（材料面板）里修改材料属性。

2.用RBE2模拟焊点

和之前的章节里一样操作，只不过把type改成RigidInk，这样就是用RBE2模拟焊点。

RBE2单元力的传递点较单一，可以添加周围的点来分散传递载荷，该种形式称为rigidlnk，生成的刚性单元主节点在焊点中心，其余节点为从节点。

NVH分析里多是关注连接对整体刚度的影响，而不关注局部应力的变化，所以这种简化在NVH里也比较常用。

3. Connector管理器

额外提一句，Hypermesh里创建连接关系后（例如螺栓、焊点、弹簧等），会在左上角出现一个Connector的页面，点进去可以很方便地查看、管理现在已经存在Connector连接。

参考

1. ^在网页上找到Connector Creation Panels这个条目，里面有详细介绍 https://2021.help.altair.com/2021.1/hwdesktop/hm/topics/panels/help354.htm
2. ^当然，也可以根据你需要的实际情况选择其他几种ACM类型，区别在这个Altair官方文档中有讲解 https://2021.help.altair.com/2021/hwdesktop/hwx/topics/pre_processing/connectors/realizations/acm_shell_gap_c.htm
3. ^我这里只是为了视觉上看着清楚，所以才把焊核做得又细又高，实际上焊核形状应是扁扁的圆饼形状。