3. CAD几何导入与清理
碰撞安全模型的前处理质量，很大程度上取决于CAD几何进入HyperMesh后的“干净程度”。整车或子系统几何通常来自不同CAD系统，格式、精度、拓扑表达方式各不相同。如果直接把原始几何拿去做网格划分，后续会出现大量自由边、重复面、穿透、网格不连续等问题，返工成本极高。本节围绕导入、修复、清理、中面抽取四个环节，讲清楚实际工程中应该怎么做。
一、三种主流格式的导入策略
HyperMesh通过 File → Import → Geometry 导入CAD，常用格式为STEP、IGES和CATIA。三者定位不同，导入参数也不同。
STEP（.stp/.step）是首选交换格式。它保留B-Rep实体拓扑，导入后通常得到实体或封闭曲面组，适合做中面抽取和实体网格。导入时建议勾选 Heal Geometry 与 Merge Tolerance，容差一般取 0.01～0.05 mm；对薄板件可放宽到 0.1 mm，但不要超过最小特征尺寸的1/10，否则会误合并本应保留的边。
IGES（.igs/.iges）是曲面/线框交换格式，不保证拓扑连通。导入后常见“面与面之间只有位置重合、没有共享边”的情况，需要后续用 Topology → Edge → Equivalence 缝合。IGES适合只提供曲面数据的供应商文件，但导入后必须做拓扑重建。
CATIA（.CATPart/.CATProduct）导入依赖HyperMesh的CATIA读取接口。整车项目常以CATProduct装配形式给出，导入时要注意：按 Assembly 方式导入可保留零件层级和名称，便于按零件分组；若只做单件分析，可按 Part 方式导入以减少内存占用。CATIA数据精度高，但常带大量圆角、倒角、小孔等细节，导入后应先用 Defeature 清理非结构特征。
Scale Factor 必须与源文件单位匹配，否则模型尺寸会差1000倍。二、几何拓扑修复
导入后的几何首先要做拓扑检查。在HyperMesh中进入 Topology 面板，用 Edges → Preview 显示自由边（红色）、共享边（绿色）、T型边（蓝色）。碰撞模型的目标是：除设计上真实存在的开口外，所有相邻面应共享边，自由边数量应降到最低。
常见修复动作包括：
- 缝合自由边：用
Equivalence在给定容差内合并重合节点/边。容差从0.01 mm起逐步放大，观察自由边数量变化，找到“数量骤降但不再继续下降”的拐点。 - 删除重复面：用
Duplicate → Find查找完全重合的面，保留一个即可。重复面会导致网格重叠、接触定义异常。 - 修补缺失面：用
Surface → Spline/Filler补洞，或用Edge → Replace把短边合并到相邻长边。 - 清理小特征：用
Defeature → Pinhole/Fillet删除直径小于3 mm的孔、半径小于2 mm的圆角。这些特征对碰撞响应影响很小，却会显著增加网格量和失败率。
三、缝隙与重叠面处理
缝隙（Gap）和重叠（Overlap）是碰撞模型中最隐蔽的问题。缝隙会导致网格不连续，重叠会导致单元穿透或接触初始穿透。判断标准：相邻面之间的间隙小于网格尺寸的1/3时，应视为需要处理；大于该值且设计上确实分离的，可保留并单独定义接触。
处理缝隙的常用方法：
- 用
Edges → Preview定位自由边，判断是真实开口还是建模误差。 - 对小于容差的缝隙，直接用
Equivalence缝合。 - 对较大缝隙，用
Surface → Ruled/Extend延伸面或生成过渡面，再缝合。 - 对重叠面，用
Duplicate → Find删除多余面，或用Surface → Trim裁剪到正确边界。
实际操作中，建议按“先大后小、先外后内”的顺序：先处理外覆盖件的大缝隙，再处理内部结构的小缝隙；先处理可见的自由边，再处理隐藏的重叠面。每处理一批，重新预览一次自由边数量，形成闭环。
四、中面抽取策略
碰撞安全模型以壳单元为主，中面抽取是核心步骤。HyperMesh提供 Midsurface 面板，支持自动和手动两种方式。
自动抽取适用于等厚薄板件。操作时选择实体或封闭曲面组，设置厚度识别容差（通常0.1～0.5 mm），软件会自动生成位于板厚中间的面。抽取后必须检查：中面是否连续、边界是否对齐、厚度方向是否正确。常见问题是圆角区域中面断裂，需要手动用 Surface → Extend 补面。
手动/半自动抽取适用于变厚度件、复杂截面件（如B柱、门槛梁）。这类零件用自动抽取往往得到破碎面片，建议用 Offset 方式：先选一个参考面，按指定厚度偏移生成中面，再逐段调整。对于封闭截面，可先抽取外表面，再向内偏移半个厚度。
中面抽取完成后，用 Geometry → Check 检查面法向一致性。法向不一致会导致壳单元方向混乱，直接影响接触和材料方向定义。统一法向用 Normals → Reverse，以某个基准面为参考批量翻转。
五、实操检查清单
以下清单可直接用于日常检查，建议每完成一个零件组就过一遍：
| 检查项 | 工具/面板 | 合格标准 | 常见问题 |
|---|---|---|---|
| 自由边数量 | Topology → Edges | 除设计开口外为0 | IGES导入后大量自由边 |
| 重复面 | Duplicate → Find | 0 | CATIA装配件重叠 |
| 面法向 | Normals → Preview | 同向一致 | 中面抽取后方向混乱 |
| 最小特征 | Defeature → Pinhole | 孔≥3mm，圆角≥2mm | 小孔未清理导致网格失败 |
| 中面连续性 | Midsurface → Check | 无断裂、无重叠 | 圆角区域中面断开 |
完成以上步骤后，几何模型才具备进入网格划分阶段的条件。下一阶段将基于清理后的几何进行壳单元和实体单元划分，几何质量直接决定网格质量和后续碰撞仿真的收敛性。