HyperWorks系列产品简介

HyperWorks产品简介
Altair公司的HyperWorks软件应用在企业CAE平台方面上具有强大的优势：

1. HyperMesh强大的CAD接口和几何清理功能；

2. HyperMesh和HyperView是独立于求解器的强大的前后处理工具；

3. OptiStruct创新的优化设计能力；

4. Data Manager的CAE数据管理。

1．强大的CAD接口和几何清理功能

HyperMesh具有全面的CAD接口，支持Catia、UG、Pro/E等主流CAD软件的*版本，同时具有各种通用格式的接口，如IGES、STEP等格式。目前的HyperMesh7.0所提供的CAD软件接口如表1。HyperMesh可以在导入几何模型的同时快速检查几何缺陷。
表1. HyperMesh提供的CAD软件接口

 
HyperMesh具有全套的几何建模功能。但作为CAE软件，其几何清理功能尤为突出。在几何清理方面，HyperMesh在同类CAE前处理软件中处于领先地位，一般情况下，如果由于数据转换等其它原因造成的几何缺陷都能利用HyperMesh进行清理，同时CAE工程师还可以做一些简单的几何图形和几何修整，例如去倒角、去倒圆、去孔等。这部分功能对提高网格划分的质量和速度具有非常重要的意义。
HyperMesh可以从复杂的几何体中抽出中面，并且保留原几何体中各点的厚度特性。此功能的出现使得利用CAD几何文件进行壳单元网格划分由复杂变成简单，可以节省工程师大量的建模时间。HyperMesh可以将有限元模型进行几何化，即将有限元单元模型变成CAD软件可以读取的几何模型。这一功能只有HyperMesh能实现。
上述强大的接口保证了该平台能够与企业现有的CAD或PDM系统有效的兼容。

2．独立于求解器的强大的CAE前后处理平台

HyperMesh与各行业主流的有限元计算软件都有接口，可以在高质量的网格模型基础上为各种有限元求解器生成输入文件，或者读取不同求解器的结果文件（做前后处理功能），比如常用的有限元求解器——Ansys，Abaqus，Nastran，Ls-dyna等等，HyperWorks7.0版本所提供的求解器接口如表2。
表2. HyperMesh提供的CAE求解器接口

 
HyperWorks在全球众多企业被用于CAE的标准前后处理平台，原因在于其实现了不同有限元计算软件之间的模型转换。HyperMesh和HyperView的前后处理可以完全独立于求解器，这一点对提高企业的CAE工作效率非常重要。
 
除了广泛的CAE接口以外，HyperMesh和HyperView被广泛用于前后处理平台的原因还在于：
1. HyperMesh的建模支持所有单元类型，包括各种一维、二维和三维单元，并且可以在一阶和二阶单元之间自由转换。具体单元类型可以根据求解器模板调整，便于用户根据求解问题来自由选择单元种类。
2. HyperMesh高效的网格划分和编辑功能，针对同一类操作，HyperMesh中所需要的鼠标移动距离和鼠标点击次数都是最少的。
3. HyperMesh提供了QI Meshing功能，保证网格质量，从而保证计算的精度。其首创的网格划分工具已经成为众多企业的CAE标准。
4. HyperWorks软件中的后处理模块HyperGraph及HyperView可以满足CAE工程师对后处理功能的各种要求，比如利用计算结构直接生成各种各样的图表，曲线功能，以及利用这些曲线完成数学计算，如滤波，积分，各种变换等等。同时，HyperView还能方便自动地生成报告，支持html格式以用于基于web的浏览。HyperView的处理速度和强大的后处理功能也是众多工业企业CAE后处理的标准配置。

3．Optistruct创新的优化设计功能

Optistruct是基于有限元的结构优化设计工具，它自带的线性求解器能够进行线性静力分析，模态分析，屈曲分析，惯性释放，频率响应等各类结构分析。其全球领先的优化功能可以使工程师以最迅速、有效的方法减轻结构重量和优化结构设计，在这方面OptiStruct在全球已经拥有非常多的成功应用案例，例如空中客车A380的机翼、整车、各类结构支架、美洲杯帆船赛龙骨等优化设计方案获得了工业界的广泛承认。
OptiStruct在结构减重方面的功能功能相信可以用于雷达安装机构的设计，从而大大提高产品的市场竞争力。

4．独特的企业CAE数据管理平台

由于CAE工作的特点，企业需要管理的CAE数据将数倍于PDM系统中所管理的CAD模型。因此随着CAE的成熟应用，对有效、安全和可靠的CAE数据管理提出了越来越多的要求。HyperWorks Data Manager是目前全球应用非常成熟的全新的CAE数据管理系统。它具有以下特征：
1. 通过项目划分，将企业的CAE数据更加有效地组合在一起，方便企业工程师对分析结果的共享。例如：一位工程师可以方便的查询数年前有其他工程师完成的类似项目的情况，快速吸取经验教训，并借鉴成果，从而提高现有工作的效率。
2. 安全性。允许设置查询和修改权限，从而使企业的CAE数据更加安全的管理，降低外泄的风险。
3. 可靠性。将数据库和客户端分开设置，并允许数据库备份，降低发生意外的损失。
4. 成熟的PDM系统接口。对企业可以将PDM系统和CAE数据系统进行整合，实现设计人员和分析人员的互动，进一步提高产品设计效率。
5. 成熟应用。HyperWorks Data Manager符合企业设计和分析的工作要求，其功能已经获得了全球众多企业的重视并被加以采用。

• 模块介绍

 
Altair® HyperMesh®
 
Altair® HyperMesh®是一个针对有限元主流求解器的高性能前后处理软件。它提供了无以伦比的交互化建模功能，同时提供了最广泛的CAD和CAE软件接口。其先进的后处理工具可以很方便地显示复杂的模拟结果。作为一种里程碑式的提高设计分析效率的工具，HyperMesh的强大功能已经在世界领域内得到了公认。
 
HyperMesh是一个高性能的有限元建模和后处理软件，可以降低工程分析的时间和成本
· 具有直观的用户界面和先进的功能，从而减少学习时间，提高生产率
· 可以定制用户界面以便与各种求解器环境无缝集成
· 可以直接使用多种格式的CAD几何数据和CAE有限元模型数据，从而减少重复劳动，降低模型开发成本
· 可以快速自动地生成高质量的网格，从而大大简化复杂几何的有限元建模过程
· 广泛地集成与多种商用求解器的接口，从而保证针对特殊情况能选择最适用的求解器代码
· 单元售价，可以为您的软件投资带来*程度的功能回报
· 采用Morphing技术，大大提高设计和分析的效率
· 强大的QIMeshing（质量导引下的网格划分）功能可以为用户提供对单元质量的保证
· 抽中面功能极大地提高了二维单元划分的效率
· Batch-Mesh功能集成严格的几何清理和单元质量标准，成为高效、高质量的网格自动划分工具
 
HyperMesh支持多种主流求解器的输入输出格式。此外，对非主流求解器，HyperMesh也具有很强的灵活性，可以通过一整套模板语言和C语言库，开发输入数据转换器，从而可以支持其它求解器。
· OptiStruct
· ABAQUS
· NASTRAN
· ANSYS
· MoldFlow/Cmold
· LS-DYNA
· Radioss
· PAMCRASH
· MADYMO
· Marc
· IDEAS
· 其它…
 
 
Altair®HyperView®
 
Altair® HyperView®是一个完整的后处理软件和可视化环境，用于处理有限元分析（FEA）、多体系统仿真、视频和工程数据等。其惊人的三维图形显示速度和一些独特的功能，在CAE后处理的速度和集成性方面创造了新的典范。
通过利用HyperView的过程自动化功能，用户可以交互地显示数据、捕捉数据、对后处理进行标准化设置等。HyperView还能将三维动画结果以h3d压缩格式保存，这样就可以在三维网络环境中共享CAE分析的结果，并使用Altair的HyperView Player®播放器来显示共享的结果。
 
HyperView具有高性能的直观的图形界面，能够降低工程分析的时间和成本。利用它的下列优势，可以全面提高生产率：
· 具有业内领先的三维图形显示功能
· 可以直接读取多种CAE求解器的输出结果，还可以读Altair H3D压缩格式
· 无缝地集成了HyperGraph®的各种XY绘图功能
· 具有可开发的用户设置界面——可对界面和工具进行用户化设置，使之适应用户的工程环境
利用以下几个优势，可以获得全新的设计视野：
· 可以对FEA和多体动画、XY图形以及视频数据等结果进行同步显示
· 可以在一个窗口中叠放多个CAE模型
· 可以显示各种动画类型，如：自适应网格、柔性体的多体动力学模型
· 与Altair®HyperView Player®播放器直接连接，进行网络通讯和信息交流
· 以HyperWorks单位点数定价，物有所值，可以为您的软件投资提供最多的功能。
 
HyperView的动画模块提供了一整套交互的后处理功能，从而使结果显示大大改善。HyperView支持deformed、linear、modal和transient等多种动画显示。支持的类型还包括自适应网格和柔性体多体动力模型等。HyperView强大的动画显示功能包括：
· 等值面显示
· 张量图
· 向量图
· 对模型直接应用动态尺度
· 交互的切割面
· 零件和坐标系跟踪
HyperView的视频动画程序中引入了独特的功能，可以阅读数字视频文件，并使其与CAE动画和XY绘图信息同步放映，改善了仿真能力及数据的相关性。视频动画程序可以直接读取和输出最标准的电影文件格式，包括AVI、BMP、TIFF和JPEG等。用户还能够对视频文件直接进行以像素为单位的精确测量，可以对多个视频文件进行叠加，可以添加表头、页角和注释等。另外还可以使用交错的时间延迟来显示视频画面的帧。
OptiStruct®
Altair® OptiStruct®是一个基于有限元的设计工具，可以根据给定的整体信息生成概念设计方案。
给定载荷、约束和产品的性能要求以后，OptiStruct可以设计出产品外形，这个设计在满足性能要求的同时定义好了肋、筋以及冲压的形式。这个优化设计方案帮助设计者开发出全新的设计。这项技术的使用通常能带来设计性能的提高，同时比传统方法更快地让用户达到设计的目标。
质量上的优势
有了OptiStruct，产品的设计者可以在设计的初始阶段就定义设计目标，例如*的刚度、尽可能高的固有频率、最轻的重量和*的许用应力。
设计者还可以定义设计和工艺约束。在此基础上OptiStruct计算出一个结果，该结果将是一个考虑了复杂载荷工况的*产品设计方案。
时间上的优势
传统方法在设计的整个阶段都要不断地反复和协调。利用OptiStruct，在概念设计阶段就使设计满足需求，大大减少反复，从而为产品创新节约出时间并缩短产品投放市场的周期。
 
在传统的开发流程中，计算机技术往往只被用于设计(CAD)和工程仿真(CAE)阶段。
传统开发流程存在的问题
概念化阶段是整个开发流程中非常关键的阶段，但恰恰在这个阶段非常缺乏先进技术的帮助。
解决方案
OptiStruct——先进的概念设计工具可以在这个关键阶段为开发工程师提供帮助。
 
OptiStruct在描述设计目标时提供了非常大的灵活性。在设定优化问题时可以组合考虑下列各种变量：
· 用于描述刚度的应变能
· 任意阶数的固有频率
· 在部件上任一点上的剪切应变或者扭转
· 应力
· 质量或体积(局部或总体)
· 屈曲因子
通过等式和加权，上述变量之间还可以被赋以某种关系，从而在优化中被作为整体考虑。
一个典型的OptiStruct设计描述如下：
 
目标：最小化零件质量，同时…
· *阶固有频率不低于200Hz，第二阶固有频率不低于300Hz
· 在静态载荷1作用下的*位移小于0.3mm
· 在静态载荷2作用下点A和点B的间距不能超过0.2mm
 
从一个优化过程中得到的设计方案只有当其中的特征都具有可加工性时才是可行的。
在OptiStruct中，工程师可以为优化计算定义不同的加工约束，这可以保证计算得到的设计方案在每个细节上都具有制造可行性。
OptiStruct的概念设计结果可以被输出成IGES格式的几何模型。通过先进的光顺化算法生成的几何可以被任何CAD系统导入。
上述这些实用的功能组合起来，可以在产品设计的初始阶段就为设计者提供非常实用的设计方案。
Process ManagerTM
使用Altair® HyperWorks Process ManagerTM，可以在CAE领域加快流程自动化应用程序的开发和使用。这是一个可编程的个人工作流程管理器，它指导用户了解标准的CAE工作过程。使用它，用户可以进行以下工作：
· 对CAE过程实现标准化
· 减少CAE分析所需要的准备时间
· 重新运行以前执行过的CAE过程
· 提供与CAD、PDM系统、数据库、互联网和任务提交系统的集成
· 使CAE工作流水线化
 
每一个具体的CAE项目工作都涉及一系列的步骤，分析人员需要执行下列过程：
· 导入设计几何
· 建立CAE模型
· 设定载荷和边界条件
· 运行分析
· 改进设计
通常企业为了得到*的仿真结果，需要在开发CAE方法上花费很多时间。有了Process Manager，这一过程就变得非常方便，并且一个部门的经验可以在整个企业得到分享。从而企业可以为各种CAE问题设定标准的CAE流程。
过程自动化和指导
Process Manager带来的下列优点提高了整体的生产率和质量：
· 标准的过程流
· 减少手工操作
· 检查输入的有效性
· 减少重复数据输入
· 更快更有效的培训
· *化的资源利用
· 与CAD/PDM系统的集成
· 与电子服务的集成
· ISO认证
系统集成性
一个有效的CAE流程需要*的数据，这些数据通常都储存在各种数据库或者PDM系统中。此外还需要与企业级计算服务的接口。Process Manager使得工程师可以利用可反复使用的软件模块来调用数据和服务。
功能
Process Manager包括以下两个部分：
· Process Manager client管理要执行的过程
· Process Studio创建过程定义
Process Manager作为流程管理器，通过HyperWorks的应用程序接口(API)可以控制所有的HyperWorks应用程序。
Process Manager的流程可以包含调用HyperWorks应用程序的步骤，同时在这些步骤中还提供与第三方软件包、企业系统和服务的集成功能。
在CAE分析时，许多应用程序需要广泛的交互式的用户输入，对这类应用程序，Process Manager是一个最有效的工具。
 
· Process Manager使用基于Tcp/IP协议的socket管理不同系统的连接
· 使用可重用的软件模块执行与其他系统的接口
· 可以使用Java编程语言或者Tcl/TK脚本来开发软件模块
· Process Manager和相应的软件模块可以在任何支持Java和Tcl/Tk的硬件环境中运行
· 任何Process Manager应用程序都可以调用接口模块
· Process Studio使得允许通过拖拽创建流程树和对话框
· 在流程中可以引入第三方软件Java Beans
· 通过Process Studio可以轻易的将事先写好的HyperWorks宏移植到流程中