2. 几何清理与中面抽取

在 HyperMesh 的 NVH 前处理流程中，几何清理与中面抽取是决定后续网格质量与求解可信度的关键环节。NVH 分析大量使用壳单元来表征薄壁结构，如车身覆盖件、地板、门板、支架等。CAD 几何通常面向制造与装配，包含大量细小圆角、倒角、螺栓孔、翻边、加强筋以及面与面之间的缝隙、重叠和错位。这些特征对结构刚度贡献有限，却会显著增加网格数量、恶化单元质量，甚至导致连接关系无法建立。因此，本节的目标不是“把几何画得漂亮”，而是把 CAD 几何转化为适合壳单元网格划分的、拓扑连续且简化合理的分析几何。

导入 CAD 几何与初步检查

HyperMesh 支持多种 CAD 接口，常见方式包括直接读取原生格式（如 CATIA、NX、Creo）、中间格式（STEP、IGES、Parasolid）以及通过 HyperMesh 的 CAD 读取器导入。导入时需注意单位制一致性：CAD 常以毫米为单位，而 NVH 分析可能使用米或毫米，必须在导入前确认并统一，否则后续材料参数、厚度和模态频率都会出现量级错误。

导入后应首先进行几何检查，而不是立即划分网格。检查内容包括：模型是否完整、是否存在重复面或重叠面、自由边与共享边是否合理、小面与碎面数量、最小边长与最小圆角半径。HyperMesh 的 Geometry > Check 或 Edges 面板可以高亮自由边、T 型边和重复边。对于壳单元模型，自由边通常意味着面之间没有真正连接，需要后续缝合或建立连接；而 T 型边往往表示三个面共享一条边，是典型的拓扑错误。

修复拓扑错误

拓扑错误是几何清理的核心对象，常见类型及处理方式如下：

• 缝隙与缺口：相邻面之间存在微小间隙，导致自由边。可使用 Geometry > Defeature > Edge 或 Quick Edit 中的缝合功能，将间隙在容差范围内合并。容差一般取 0.01～0.1 mm，需根据模型尺寸和网格目标尺寸确定。
• 重叠面与重复面：同一位置存在两个或多个面，会造成网格重叠和刚度虚高。应删除多余面，保留与结构主传力路径一致的面。
• T 型边：三个面共享一条边，通常由建模误差或面分割不当造成。可通过 Toggle Edge 或 Replace Edge 重新指定共享关系，使拓扑恢复为两个面共享一条边。
• 错位与不连续：面与面之间没有对齐，存在台阶或错位。可使用 Align、Project 或 Point Edit 将关键点投影到目标位置，保证连接节点能够重合。

修复拓扑时，应始终围绕“连接关系”来判断，而不是单纯追求几何光顺。例如，两个零件在 CAD 中因装配间隙而分离，但在 NVH 模型中可能通过焊点或粘胶连接，此时不必强行缝合面，而应保留间隙并在后续用 Connectors 建立连接。反之，若两个面本应连续传力，则必须消除自由边。

抽取中面

对于薄壁结构，壳单元网格应布置在中面上。HyperMesh 提供 Geometry > midsurface 工具，可根据实体或曲面偏置抽取中面。抽取前需确认板厚方向：对于等厚板，中面位于两侧表面中间；对于不等厚或带加强筋的结构，应分别抽取并记录厚度。

抽取中面的典型操作流程是：选择实体或曲面组，指定偏置方向与厚度，执行抽取，然后检查生成的中面是否连续、是否覆盖原结构的主要传力路径。抽取后常出现中面断裂、重叠或缺失，需要再次进行拓扑修复。对于复杂冲压件，中面可能因圆角过渡而出现自交，此时应删除局部面并重新构建，或改用 Offset 与 Surface 工具手动修补。

中面抽取完成后，应建立厚度属性。在 HyperMesh 中可通过 Properties 创建壳单元属性，指定厚度 T，并赋予对应组件。对于 NVH 分析，厚度直接影响弯曲刚度与模态频率，必须与设计值一致。示例中，某车身地板厚度为 0.8 mm，若误设为 1.0 mm，一阶弯曲模态频率可能偏差 10% 以上，因此厚度检查不可省略。

几何简化原则

几何简化应遵循“保刚度、保质量、保连接、去细节”的原则。具体判断标准如下：

• 小圆角与小倒角：半径小于目标单元尺寸的 1/3 时，通常可去除或改为直角。例如目标单元尺寸 5 mm，半径小于 1.5 mm 的圆角可忽略。
• 小孔：直径小于 5 mm 且不用于连接或走线的孔，可填充。用于螺栓连接的孔应保留，并在孔周围布置 washer 单元。
• 翻边与加强筋：对局部刚度有贡献的加强筋应保留，但可简化其圆角过渡；对 NVH 影响很小的装饰性翻边可去除。
• 微小凸台与凹槽：高度小于板厚 1/2 且不参与连接的凸台可压平。

简化后应重新检查自由边与拓扑关系，确保主要传力路径连续。简化不是一次性操作，而是与网格划分迭代进行：先粗简化，划分初步网格，再根据网格质量和连接需求回头补充或删除特征。

为壳单元网格划分做准备

几何清理与中面抽取完成后，需要为网格划分建立清晰的“可划分区域”。建议按零件或功能区域组织组件，例如 Floor、SidePanel、Reinforcement，每个组件对应一个厚度属性。对于连接区域，应提前标记焊点、粘胶和螺栓位置，便于后续使用 Connectors 建立单元。

在划分网格前，还应设定目标单元尺寸与质量指标。NVH 分析中，壳单元尺寸通常取 5～10 mm，关键区域可细化到 3～5 mm。质量指标包括翘曲度、长宽比、雅可比、最小内角等，需在 Quality 面板中设定阈值。几何准备越充分，后续网格划分的返工越少。

完成上述几何准备后，模型应具备以下特征：主要传力路径连续、无多余自由边、中面覆盖完整、厚度属性明确、连接位置已标记。此时再进入壳单元网格划分，才能有效控制单元质量与模型规模，为后续 NVH 模态、频响和声学分析提供可靠基础。