3. 几何清理与整车模型准备
整车有限元模型的质量，很大程度上在几何清理阶段就已经决定。CAD 数据面向设计制造，包含大量对结构分析无意义的细节：装饰性圆角、工艺孔、微小倒角、装配间隙、重复面与碎面。若直接把这些几何导入 HyperMesh 划分网格，会得到数量庞大、质量低劣、计算代价高昂的单元。几何清理的目标，是在保留结构刚度、传力路径和质量分布的前提下，把 CAD 几何转化为适合网格划分的"分析几何"。
CAD 数据导入与格式选择
HyperMesh 通过 File > Import > Geometry 导入 CAD 数据，常用格式包括 STEP（.stp/.step）、IGES（.igs）、Parasolid（.x_t）、CATIA、JT 等。STEP 与 Parasolid 属于实体/精确边界表示，导入后拓扑关系较完整，是首选；IGES 为曲面描述，容易出现曲面缝隙与重复面，需更多修复。导入时建议勾选 Import as Solid 或按需选择 Import as Surfaces，并设置合适的单位（整车常用 mm）与容差。
导入后先做一次整体检查：用 Geometry > Check 或 Topology > Edge 查看自由边（free edge）、共享边（shared edge）、T 型边（T-connect）与重复面。一个封闭实体若存在自由边，说明曲面未缝合；若出现大量红色自由边，通常意味着导入容差过小或曲面本身有缝隙。
几何拓扑修复
拓扑修复的核心是让相邻曲面正确共享边。常用工具集中在 Geometry > Edge Edit 与 Geometry > Surface Edit：
Equivalence：按给定容差合并重合节点/边，容差一般取 0.01～0.1 mm，过大可能误合并细小特征。Toggle Edge：手动切换边的共享/自由状态，用于修正错误缝合。Replace Edge：用一条边替换另一条，处理 T 型边与错位边。Trim with Plane / Line：切除多余曲面片，为后续缝合做准备。
修复顺序建议：先 Equivalence 批量处理，再对残留自由边逐条 Toggle 或 Replace，最后用 Check 确认自由边数量归零（或仅剩不影响网格的边界）。
中面抽取
薄壁钣金件（车身覆盖件、梁、支架）在有限元中通常用壳单元模拟，需要从实体或封闭曲面抽取中面。HyperMesh 提供 Geometry > midsurface 面板，常用方式有：
Auto Extract：对等厚实体自动生成中面，适合规则钣金。Offset：按指定厚度偏移生成中面，适合已知板厚的简单件。Midmesh：先生成中面网格再反推中面，适合复杂冲压件。
抽取后必须检查中面是否连续、是否丢失翻边与加强筋。对于厚度差异大的区域，可保留实体或改用实体单元，避免壳单元失真。
特征简化：孔洞与圆角处理
并非所有几何细节都需要保留。简化原则是：不影响整体刚度、不改变主要传力路径、不显著影响质量分布的细节可以删除或等效。
孔洞处理：直径小于 5～8 mm 的工艺孔、线束孔、漏液孔通常直接填充（Geometry > Defeature > Fill Hole）；直径较大但非关注区域的孔可简化为等效圆环或保留；安装孔、螺栓孔若需传力，应保留并做垫圈等效。圆角处理：半径小于 3～5 mm 的过渡圆角、倒角一般删除（Defeature > Remove Fillet），避免网格过密；大圆角影响应力集中时保留，但需控制单元尺寸。
^original 组件作为备份，便于对比与回退。几何清理质量检查
清理完成后，用一套量化指标判断几何是否可用于网格划分：
| 检查项 | 工具/方法 | 合格参考 |
|---|---|---|
| 自由边数量 | Topology > Edge | 封闭件为 0，开放件仅保留设计边界 |
| 重复面 | Geometry > Check | 0 |
| 最小孔/圆角 | Defeature 统计 | 小于阈值已删除 |
| 中面连续性 | 目视 + Edge | 无断缝、无重叠 |
| 单位与坐标 | Model Info | mm，整车坐标系一致 |
下面这张图概括了从 CAD 导入到几何清理质量检查的完整处理链，以及每一步的输入、关键操作与输出判据。
实际项目中，几何清理往往需要多轮迭代：先批量修复，再针对局部问题返工。建议把每一轮的自由边数量、重复面数量、简化特征数记录下来，形成可追溯的清理日志。当几何检查全部通过后，整车模型才具备进入网格划分与连接建立的基础条件。