HyperWorks培训课程体系（选修）

本课程体系结合企业实际人才需求与HyperWorks仿真技术发展路线，按照从基础入门到高级应用、从前处理网格划分到结构分析求解、从拓扑优化到多学科优化的完整知识体系分类，共分为六个技术专题。每个专题均结合Altair官方工具链与工程实践。

专题目录

专题一：HyperWorks平台基础与HyperMesh前处理技术

专题二：几何清理与高级网格划分技术

专题三：OptiStruct结构分析与求解器应用

专题四：RADIOSS显式非线性动力学分析

专题五：OptiStruct拓扑优化与结构优化设计

专题六：HyperStudy多学科优化与后处理技术

 

课程体系概述

Altair 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，具有无比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面。HyperWorks拥有业界最受欢迎的CAE前处理软件，包含HyperMesh、Inspire与SimLab，它们直观的使用者界面，使工程师能够快速学习和使用，多樣的幾何清理功能，搭配其先進的網格優化工具，能夠針對複雜幾何形狀生成高品質的有限元素網格，從而提高分析的精度與計算效率。HyperWorks解决方案包括疲劳分析、概念设计优化、CFD建模和设计探索等领域。本课程体系参考了Altair官方学习中心、工研院产业学院、瑞其科技以及天干科技等专业培训机构的课程设置，按照从基础到高级、从通用到专业的进阶路径设计，确保课程内容的系统性、先进性和实用性。

 

专题一：HyperWorks平台基础与HyperMesh前处理技术

培训目标

• 熟悉HyperWorks软件体系结构与各模块功能

• 掌握HyperMesh用户界面与基本操作

• 理解有限元模型建立的基本流程

• 具备HyperWorks平台的基础操作能力

培训内容介绍

1. HyperWorks软件体系概述：Altair HyperWorks平台架构，核心模块功能，模块间的数据传递关系，适用领域

2. HyperMesh用户界面：HyperMesh图形用户界面布局，菜单栏、工具栏、图形窗口、模型浏览器，快捷键与功能键设置，视图控制与显示设置

3. 文件管理与数据交换：文件格式支持，与CAD软件的接口配置，几何模型导入导出，有限元模型导入导出

4. 模型组织与管理：组件与装配的概念，模型树结构，图层管理，实体选择与显示控制

5. 坐标系与单位制：全局坐标系与局部坐标系设置，单位系统配置，单位转换注意事项，模型比例缩放

6. 材料属性定义：材料库管理，各向同性/各向异性材料定义，线弹性材料、弹塑性材料、超弹性材料参数输入

7. 单元属性设置：单元类型选择，截面属性定义，梁方向与壳法向设置，物理属性卡片配置

8. 载荷与边界条件：约束类型，载荷类型，载荷曲线与幅值定义

9. 求解器接口配置：与主流求解器的接口，求解模板选择，求解卡片配置

10. 分析步设置：分析类型选择，时间步控制，输出请求设置

11. 后处理基础：结果导入与显示，云图、变形图、矢量图绘制，动画制作，结果数据提取与分析

12. 综合实践：典型零件从几何导入到有限元模型建立的完整前处理流程

 

专题二：几何清理与高级网格划分技术

培训目标

• 掌握CAD几何导入与清理修复技术

• 能够进行高质量的2D/3D网格划分

• 熟悉网格质量检查与优化方法

• 具备复杂几何模型的高效网格处理能力

培训内容介绍

1. 几何导入与修复：导入模型类型介绍，几何缺陷识别，几何清理工具使用

2. 中面抽取技术：适用于薄壁结构的壳单元建模，复杂薄壁件的中面抽取方法，处理T型接头、搭接等连接关系，中面几何修复与优化

3. 2D网格划分基础：网格种子控制，单元形状选择，网格划分算法，网格疏密控制

4. 高级2D网格技术：BatchMesher自动2D网格划分功能，网格模板应用，批量网格生成，质量驱动的网格优化

5. 3D网格划分技术：四面体网格生成，六面体网格划分，六面体与四面体混合网格模型

6. 边界层网格：棱柱层网格生成，首层高度、层数、增长率控制，流体分析边界层需求

7. 连接器与螺栓模拟：connector自动螺栓创建，焊接、胶粘连接模拟，点焊与缝焊的网格处理，螺栓预紧力模拟

8. 网格质量检查：网格质量指标，质量报告解读，质量不合格区域可视化

9. 网格质量优化：自动网格光顺，手动调整扭曲单元，节点编辑与重划，提高求解精度与收敛性

10. ShapeAI自动元件分类与关联：AI驱动的几何识别，自动部件分类，特征关联与命名，提高建模效率

11. 设计变更快速更新模型：几何修改后的网格自动更新，关联网格与几何，参数化网格变形

12. 综合实践：复杂工业产品完整网格划分流程

 

专题三：OptiStruct结构分析与求解器应用

培训目标

• 掌握OptiStruct求解器的基本理论与应用

• 能够进行线性静力学、模态、频率响应等分析

• 熟悉材料非线性与接触分析方法

• 具备结构分析结果解读与评估能力

培训内容介绍

1. OptiStruct求解器概述：OptiStruct功能特点，线性与非线性求解器，求解流程，应用领域

2. 有限元素模型建立：从HyperMesh到OptiStruct的数据传递，求解卡片配置，单元检查与修正，模型验证

3. 线性静力学分析：静力学平衡方程，线弹性材料本构，载荷与边界条件施加，应力与应变计算，强度校核

4. 模态分析：特征值提取方法，固有频率与振型计算，预应力模态分析，参与系数与有效质量，结果验证

5. 屈曲分析：线性屈曲分析原理，特征值屈曲系数与屈曲模态，初始缺陷引入方法，后屈曲行为简介

6. 频率响应分析：直接频率响应与模态频率响应，激励载荷定义，响应计算，频响函数提取

7. 瞬态响应分析：时域载荷定义，积分方法选择，时间步长控制，瞬态响应结果分析

8. 材料非线性分析：塑性材料模型，超弹性材料，蠕变与粘弹性，非线性求解控制

9. 接触分析：接触对定义，接触属性设置，接触刚度选择，接触收敛问题处理

10. 热应力分析：温度场加载，热膨胀系数定义，热-力耦合分析，热应力计算与评估

11. 结构动响应分析：冲击响应分析，随机振动分析，响应谱分析，疲劳寿命预测基础

12. 综合实践：复杂机械结构的完整静力学与动力学分析

 

专题四：RADIOSS显式非线性动力学分析

培训目标

• 掌握显式动力学基本原理与RADIOSS求解器应用

• 能够进行碰撞、冲击、跌落等动态问题分析

• 熟悉材料失效模型与接触算法

• 具备显式非线性动力学仿真能力

培训内容介绍

1. RADIOSS求解器概述：RADIOSS功能特点，显式求解器与隐式求解器的区别，中心差分法原理，条件稳定性与时间步长

2. 显式分析建模技术：显式分析步设置，质量缩放技术，时间缩放技术，能量平衡评估

3. 显式单元与材料：显式分析可用单元类型，减缩积分与沙漏控制，应变率相关材料模型

4. 材料失效模型：剪切失效、拉伸失效、Johnson-Cook模型，失效准则定义，单元删除技术

5. 接触算法：通用接触定义，接触对设置，接触刚度控制，摩擦模型

6. 高速冲击分析：子弹对钢板的侵彻分析，接触定义，材料失效参数设置，能量吸收计算

7. 跌落测试仿真：跌落测试标准，刚性地面定义，初始速度场施加，重力加速度设置，能量曲线监控

8. 爆炸与冲击波模拟：爆炸载荷施加方法，空气与结构耦合，冲击波传播模拟

9. 准静态分析：显式方法模拟准静态过程，加载速率控制，动能与内能比监控，质量缩放优化

10. 钣金成形模拟：冲压成形分析设置，拉延筋定义，压边力控制，回弹分析

11. 显式分析加速技术：并行计算设置，域分解方法，混合求解技术

12. 综合实践：电子产品跌落/汽车碰撞/金属成形完整显式动力学分析

 

专题五：OptiStruct拓扑优化与结构优化设计

培训目标

• 掌握结构优化设计的基本理论与方法

• 能够进行拓扑优化、形貌优化、尺寸优化分析

• 理解制造约束与优化结果的重构方法

• 具备概念设计与详细设计的优化能力

培训内容介绍

1. OptiStruct优化概述：优化驱动的设计理念，OptiStruct优化技术特点，全面的优化方法

2. 优化三要素：设计变量定义，约束条件设置，目标函数定义

3. 拓扑优化基础：概念设计阶段材料最优分布，变密度法原理，惩罚因子设置，最小成员尺寸控制

4. 单结构外力拓扑优化：单一载荷工况下的材料分布，优化参数设置，结果解读与模型重构

5. 多结构外力拓扑优化：多载荷工况综合优化，加权因子设置，多刚度拓扑优化

6. 结构组合件最佳化：装配体多部件协同优化，接触面处理，连接关系考虑

7. 形貌优化：薄壁结构加强筋布局优化，起筋角度与高度控制，抗失稳设计

8. 尺寸优化：钣金厚度优化，梁截面尺寸优化，杆件横截面积优化

9. 自由尺寸优化：复合材料铺层厚度优化，非均质厚度分布

10. 形状优化与自由形状优化：节点位置优化，基于网格变形的形状变量，HyperMorph网格变形模块应用

11. 制造约束施加：拔模方向约束，对称约束，最小/最大尺寸控制，挤压成型约束，铸造约束

12. 综合实践：车辆底盘/悬挂部件拓扑优化与性能验证

 

专题六：HyperStudy多学科优化与后处理技术

培训目标

• 掌握HyperStudy多学科优化与参数研究技术

• 能够进行试验设计与响应面建模

• 熟悉HyperView高级后处理与报告生成

• 具备仿真流程自动化与优化集成能力

培训内容介绍

1. HyperStudy模块概述：HyperStudy功能特点，CAE环境下试验设计、优化、随机分析研究，导向式结构易于学习

2. 参数化建模技术：设计变量定义，有限元形状参数化，输入资料参数化

3. 试验设计：全因子、正交试验、拉丁超立方、最优拉丁超立方设计，主效应分析，交互效应分析，敏感度分析

4. 响应面建模：响应面法原理，径向基函数模型，克里金模型，响应面精度验证

5. 优化算法应用：梯度优化算法，遗传算法，粒子群算法，多目标优化，Pareto前沿分析

6. 随机分析：蒙特卡洛模拟，可靠性分析，六西格玛设计，不确定性量化

7. HyperView后处理基础：HyperView界面布局，结果加载与显示控制，云图、变形图、矢量图绘制

8. 高级后处理技术：截面创建与结果显示，测量创建，高级查询功能应用

9. 曲线绘图与数据处理：XY曲线绘制，曲线运算与编辑，傅里叶变换，峰值检测

10. 动画制作：瞬态结果动画，模态振型动画，变形动画，动画导出格式

11. 自动化报告生成：报告模板定制，批量图像导出，数据表格生成，自动创建HTML/Word报告

12. 综合实践：复杂系统的多学科优化与自动化报告完整流程

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