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全文內(nèi)容選自 Altair 區(qū)域技術(shù)交流會(huì)華東站

Altair 高級(jí)技術(shù)經(jīng)理 張晨《HyperWorks 2025：下一代建?？梢暬投伍_(kāi)發(fā)平臺(tái)》演講

1引言

今天我為大家介紹 HyperMesh——這個(gè)大家既熟悉又陌生的工具。說(shuō)熟悉，是因?yàn)樗恢笔枪こ谭抡骖I(lǐng)域的主流建模軟件；說(shuō)陌生，是因?yàn)檫^(guò)去十年它經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的系統(tǒng)性變革，功能邊界早已超越傳統(tǒng)網(wǎng)格建模工具。今天我會(huì)從多個(gè)維度帶大家重新認(rèn)識(shí) HyperMesh，不過(guò)為了避免過(guò)于冗長(zhǎng)，每個(gè)部分只能點(diǎn)到為止——畢竟 HyperMesh 作為龐大的多學(xué)科建模環(huán)境，二三十分鐘的介紹只能覆蓋冰山一角。在正式講解前，大家可以看看下面視頻里展示的新版 HyperMesh 的界面風(fēng)格，相信大家能直觀感受到它的變化。

2界面變革與版本歷程

2.1 界面風(fēng)格迭代

從視頻里大家能看到，新版 HyperMesh 完整展示了從 CAD 建模系統(tǒng)同步模型到自動(dòng)生成報(bào)告的全流程。可能視頻節(jié)奏較快，大家沒(méi)看清細(xì)節(jié)功能，但單從第一印象來(lái)看，新界面的交互體驗(yàn)肯定比以前炫酷不少。過(guò)去大家用 HyperMesh 時(shí)，每天面對(duì)灰色的單一屏幕處理繁瑣重復(fù)的工作，體驗(yàn)難免枯燥；而現(xiàn)在，新界面的視覺(jué)風(fēng)格有了明顯升級(jí)，第一眼就能感受到差異。

下圖中左邊展示的是新版 HyperMesh 的界面，右邊則是過(guò)去幾十年大家熟悉的舊界面。需要說(shuō)明的是，這兩個(gè)界面的模型、腳本以及流程是完全相通的，不用擔(dān)心數(shù)據(jù)不兼容。不過(guò)有個(gè)關(guān)鍵信息要跟大家強(qiáng)調(diào)：最新的 HyperMesh 2025 版本是隨 Altair HyperWorks 2025 同步發(fā)布的，而版本迭代有幾個(gè)重要節(jié)點(diǎn)需要大家留意。

2.2 關(guān)鍵版本節(jié)點(diǎn)

HyperMesh 新界面的研發(fā)和推廣是逐步推進(jìn)的：

• 早在 2014 年，Altair 內(nèi)部就開(kāi)始對(duì)新界面進(jìn)行大規(guī)模測(cè)試，為后續(xù)發(fā)布奠定基礎(chǔ)；

• 2019 年，我們正式向用戶(hù)推出首個(gè)支持新界面的版本，當(dāng)時(shí)用戶(hù)安裝后能同時(shí)使用新、舊兩個(gè)界面；

• 2022.3 版本是最后一個(gè)新老界面并存的版本，從 2023 版開(kāi)始，包括 2024 版和最新的 2025 版，我們就只發(fā)布新界面版本了。

所以如果大家還在使用舊界面，最高只能用到 2022.3 版，后續(xù)所有新增功能 —— 比如 CAE 與 AI 結(jié)合的應(yīng)用 —— 都只在新界面中支持。接下來(lái)我介紹的內(nèi)容，也大多是新界面才能實(shí)現(xiàn)的功能。

3核心功能升級(jí)：效率與靈活性提升

3.1 多窗口聯(lián)動(dòng)建模

過(guò)去熟悉 HyperMesh 的用戶(hù)應(yīng)該知道，舊界面一個(gè)窗口里只能有一個(gè) HyperMesh 頁(yè)面，其他頁(yè)面多用于 HyperView、HyperGraph 等后處理工具。但新版界面打破了這個(gè)限制，現(xiàn)在一個(gè)界面里可以同時(shí)打開(kāi)多個(gè) HyperMesh 窗口，而且這些窗口能實(shí)現(xiàn)建模聯(lián)動(dòng)。

在一個(gè)窗口選中對(duì)象按Ctrl+C復(fù)制，到另一個(gè)窗口按Ctrl+V粘貼，不僅對(duì)象能復(fù)制過(guò)來(lái)，關(guān)聯(lián)的材料、屬性、載荷等數(shù)據(jù)也會(huì)自動(dòng)同步。另外，處理大模型時(shí)，如果只需要修改局部結(jié)構(gòu)，直接把這部分結(jié)構(gòu)拷貝到新窗口操作，能避免整機(jī)模型旋轉(zhuǎn)、拖動(dòng)時(shí)的延遲，修改完再拷貝回整機(jī)模型即可，效率提升很明顯。

3.2 瀏覽器功能優(yōu)化

新版的對(duì)象瀏覽器也做了升級(jí)，現(xiàn)在所有對(duì)象都按類(lèi)型細(xì)分了。比如單元，瀏覽器會(huì)明確顯示 1D 單元、2D 單元、3D 單元的數(shù)量，大家不用再依賴(lài)專(zhuān)門(mén)的 “顯示 / 隱藏瀏覽器”，直接在當(dāng)前瀏覽器里就能控制對(duì)象的隱藏或顯示。

另外，大家在使用過(guò)程中會(huì)創(chuàng)建很多材料卡片、載荷工況卡片，過(guò)去按字母排序查找很麻煩，現(xiàn)在HyperMesh 會(huì)給常用的卡片打上星標(biāo)，自動(dòng)前置顯示，相當(dāng)于幫大家做了 “常用收藏”。而且瀏覽器的搜索功能支持自動(dòng)補(bǔ)全，輸入部分關(guān)鍵詞就能識(shí)別出可能想找的對(duì)象，檢索更高效。

3.3 界面自定義與材料庫(kù)對(duì)接

新版界面的所有窗口都支持任意懸浮，不再固定在左邊或右邊，而且功能大多以圖標(biāo)形式呈現(xiàn)，這些圖標(biāo)還能自定義。HyperMesh 功能很多，但每個(gè)人常用的可能就二三十個(gè)，大家可以把高頻功能做成專(zhuān)屬的懸浮菜單，放在界面旁邊，不用每次都到頂部菜單欄查找，操作更便捷。

材料是仿真中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，現(xiàn)在 HyperMesh 能對(duì)接 Altair One 的官方材料庫(kù)。Altair One 是 Altair 的統(tǒng)一用戶(hù)門(mén)戶(hù)，大家可以在上面下載軟件、使用云端產(chǎn)品，也能訪問(wèn)材料庫(kù)。

這個(gè)庫(kù)目前有六七萬(wàn)種材料，包括國(guó)內(nèi)寶鋼等企業(yè)的材料。登錄 Altair One 賬戶(hù)后，按材料牌號(hào)檢索，獲取材料 ID 就能把數(shù)據(jù)同步到 HyperMesh，而且會(huì)自動(dòng)適配求解器格式，比如需要 OptiStruct 格式的材料卡片，同步過(guò)來(lái)就是對(duì)應(yīng)的格式。

另外，過(guò)去導(dǎo)出材料卡片時(shí)，要先導(dǎo)出完整文件再手動(dòng)刪除冗余內(nèi)容，現(xiàn)在任意卡片右鍵點(diǎn)擊就能導(dǎo)出為獨(dú)立的求解器格式文件，操作更簡(jiǎn)單。界面上還增加了很多實(shí)時(shí)提示，比查幫助文檔更快捷。

4幾何與網(wǎng)格一體化技術(shù)：FE Geometry 核心邏輯

在新版 HyperMesh 里，有個(gè)很重要的概念叫 FE Geometry（有限元幾何），用過(guò)舊界面的用戶(hù)應(yīng)該知道，以前幾何和網(wǎng)格是兩類(lèi)獨(dú)立對(duì)象，處理網(wǎng)格往往要先編輯幾何，再基于幾何畫(huà)網(wǎng)格。但有了 FE Geometry 后，大家要建立一個(gè)新認(rèn)知：幾何和網(wǎng)格是一體化對(duì)象。

這個(gè)變化帶來(lái)的好處很明顯 —— 網(wǎng)格工具能用來(lái)處理幾何，幾何工具也能用來(lái)調(diào)整網(wǎng)格。比如修補(bǔ)破損網(wǎng)格，從網(wǎng)格角度處理可能很麻煩，但從幾何角度看，無(wú)非是補(bǔ)兩個(gè)面，補(bǔ)完后面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)融合；再比如給網(wǎng)格開(kāi)孔，過(guò)去操作復(fù)雜，現(xiàn)在從幾何上開(kāi)孔，網(wǎng)格會(huì)自動(dòng)適配；還有做臺(tái)階結(jié)構(gòu)，不用在網(wǎng)格上反復(fù)調(diào)整，刪除一個(gè)幾何面、拖拽兩個(gè)面就能快速實(shí)現(xiàn)，生成的就是對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格。

處理實(shí)體網(wǎng)格時(shí)，這個(gè)邏輯同樣適用。比如需要預(yù)留螺栓預(yù)緊力的平面，直接把四面體網(wǎng)格當(dāng)幾何切出平面，切開(kāi)后內(nèi)部網(wǎng)格會(huì)自動(dòng)修復(fù)；想把六面體網(wǎng)格的內(nèi)層單獨(dú)切出來(lái)，也能按幾何切割的思路操作，不用再逐排選擇網(wǎng)格。甚至傳統(tǒng)上只能用幾何軟件做的布爾運(yùn)算，現(xiàn)在基于網(wǎng)格也能實(shí)現(xiàn)，比如在無(wú)孔的耳片網(wǎng)格上 “挖孔”，直接用網(wǎng)格布爾操作就能完成。

5針對(duì)復(fù)雜零件的中面網(wǎng)格解決方案

塑料件、注塑件這類(lèi)零件，中面抽取難度大，幾何清理特別耗時(shí)。過(guò)去用 HyperMesh 處理時(shí)，大家可能都遇到過(guò) —— 幾何一修補(bǔ)面就扭了，網(wǎng)格根本生成不了。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，新版界面提供了MidMesh+Rebuild 的解決方案。

去除多余的邊

首先用 MidMesh 快速生成基礎(chǔ)中面網(wǎng)格，這一步不用糾結(jié)幾何清理，哪怕生成的網(wǎng)格質(zhì)量較差也沒(méi)關(guān)系，重點(diǎn)是保證網(wǎng)格拓?fù)溥B接的完整性。之后用 Rebuild 功能，基于這份基礎(chǔ)網(wǎng)格，按預(yù)設(shè)的網(wǎng)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和幾何清理標(biāo)準(zhǔn)重構(gòu)高質(zhì)量網(wǎng)格，還能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格類(lèi)型轉(zhuǎn)換、局部網(wǎng)格流向優(yōu)化。比如網(wǎng)格面不平，就以?xún)蓚€(gè)參考面為基準(zhǔn)讓它對(duì)齊；局部網(wǎng)格質(zhì)量差，刪掉后補(bǔ)幾根特征線，Rebuild 就能重新構(gòu)建網(wǎng)格。

當(dāng)然，如果是鈑金件這類(lèi)容易抽中面的零件，還是建議直接抽中面，畢竟中面質(zhì)量高，后續(xù)網(wǎng)格質(zhì)量也更有保障。MidMesh 主要是針對(duì)那些中面抽取困難的復(fù)雜零件，幫大家節(jié)省幾何清理的時(shí)間。

6特征工程與 DOE 變量擴(kuò)展

6.1 網(wǎng)格特征的快速?gòu)?fù)制與替換

在建模過(guò)程中，大家經(jīng)常需要復(fù)用網(wǎng)格特征，比如孔、臺(tái)階、筋條。新版界面支持特征的快速陣列和移動(dòng) —— 選中一個(gè)孔特征，能直接陣列生成多份副本，或者移動(dòng)到新位置，原位置會(huì)自動(dòng)抹平，而且HyperMesh 會(huì)自動(dòng)完成網(wǎng)格融合，不用手動(dòng)調(diào)整。

如果模型里有多個(gè)相似特征，比如多個(gè)相同規(guī)格的孔，只要優(yōu)化好其中一個(gè)高質(zhì)量孔，就能批量替換其他孔，保證所有特征的一致性，避免重復(fù)勞動(dòng)。

6.2 DOE 變量維度拓展

過(guò)去做 DOE（試驗(yàn)設(shè)計(jì)）時(shí)，只能把參數(shù)、形狀作為變量，新版界面把變量維度擴(kuò)展到了 “子系統(tǒng)級(jí)”。比如同一個(gè)中間件有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式，不用通過(guò)參數(shù)調(diào)整生成，直接把這兩種結(jié)構(gòu)作為兩個(gè)子系統(tǒng)，在 DOE 里設(shè)置為變量水平，就能快速對(duì)比不同子系統(tǒng)方案對(duì)性能的影響。

另外，特征陣列的數(shù)量也能作為 DOE 變量，比如把孔陣列的副本數(shù)量設(shè)為 2 份、3 份、4 份，直接分析特征數(shù)量對(duì)產(chǎn)品性能的影響，不用再手動(dòng)修改模型后重新提交分析，流程更簡(jiǎn)潔。

7 AI 賦能與二次開(kāi)發(fā)優(yōu)化

7.1 AI 對(duì)話助手 Altair Copilot Beta

新版 HyperMesh 集成了一個(gè)專(zhuān)屬的 AI 工具叫 Copilot，它是基于 Altair 的技術(shù)文檔、社區(qū)資料定向訓(xùn)練的，和通用 AI 相比，對(duì) HyperMesh 的知識(shí)回答更準(zhǔn)確。如果它沒(méi)學(xué)到相關(guān)內(nèi)容，會(huì)直接告知 “沒(méi)有這方面信息”，不會(huì)編造答案。

目前 Copilot 支持英文提問(wèn)，大家可以問(wèn) “某個(gè)功能怎么用”“實(shí)現(xiàn)某個(gè)需求需要哪些工具”，它會(huì)給出具體指導(dǎo)。更實(shí)用的是，它能幫大家生成二次開(kāi)發(fā)腳本 —— 告訴它要實(shí)現(xiàn)的功能，比如 “生成某零件的網(wǎng)格劃分腳本”，它就能輸出對(duì)應(yīng)的代碼。不過(guò)目前這個(gè)功能還處于初級(jí)階段，對(duì)簡(jiǎn)單模型（比如幾個(gè)零件的建模、網(wǎng)格劃分、加載約束）支持較好，能生成完整流程腳本；但針對(duì)復(fù)雜的實(shí)際產(chǎn)品，可能還需要進(jìn)一步調(diào)整，不過(guò)至少能幫大家生成基礎(chǔ)功能的代碼，降低二次開(kāi)發(fā)的門(mén)檻。

7.2 二次開(kāi)發(fā)生態(tài)升級(jí)

過(guò)去 HyperMesh 的二次開(kāi)發(fā)主要用 TCL/TK 語(yǔ)言，雖然容易上手，但比較小眾，網(wǎng)上查找代碼資源不方便。最近幾年，我們一直在推進(jìn) Python 二次開(kāi)發(fā)的兼容，現(xiàn)在 HyperMesh 以及 HyperView、HyperGraph 等后處理工具，Python API 的覆蓋率已經(jīng)達(dá)到 98%-99%，絕大多數(shù)功能都能用 Python 調(diào)用。

如果偶爾用到?jīng)]兼容 Python 的小眾功能，也支持 Python 和 TCL 混合編程，不用完全重構(gòu)代碼。而且 Python 腳本支持錄制 —— 在界面上操作一次，HyperMesh 會(huì)生成對(duì)應(yīng)的 Python 代碼，還會(huì)彈出交互界面，把用到的 API 函數(shù)和取值列出來(lái)，大家可以把固定取值改成變量，方便后續(xù)復(fù)用。

另外，我們 Altair 的本地工程師一直在幫大家開(kāi)發(fā)定制化腳本，并且通過(guò)微信公眾號(hào)定期發(fā)布《HyperMesh工具箱》。這些腳本都是工程師在實(shí)際工作中總結(jié)的高頻工具，比如快速移除卡扣特征的腳本，大家可以在公眾號(hào)上下載，按指導(dǎo)導(dǎo)入新界面就能使用，不過(guò)目前這些腳本只支持新界面。

8 結(jié)構(gòu)優(yōu)化快速建模工具

Altair 還有 C123 整車(chē)正向開(kāi)發(fā)流程，這個(gè)流程的門(mén)檻比較高，需要大量項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和工具支撐，一般是我們以項(xiàng)目合作的形式，幫客戶(hù)完成整車(chē)概念階段的設(shè)計(jì)，普通用戶(hù)很難直接接觸。所以我們把 C123 里常用的功能拆成了標(biāo)準(zhǔn)化工具，放到新版 HyperMesh 里，方便大家使用。

比如拓?fù)湓O(shè)計(jì)空間的構(gòu)建 —— 基于原始的 CAD 模型或網(wǎng)格模型，大家可以選擇哪些區(qū)域?qū)儆谠O(shè)計(jì)空間、哪些屬于非設(shè)計(jì)空間，HyperMesh 會(huì)用六面體堆疊的方式快速生成拓?fù)湓O(shè)計(jì)空間，不用再單獨(dú)創(chuàng)建 CAD 設(shè)計(jì)模型。之后導(dǎo)入硬點(diǎn)位置（比如約束點(diǎn)、載荷點(diǎn)），HyperMesh 會(huì)按預(yù)設(shè)距離自動(dòng)抓取非設(shè)計(jì)空間，比如安裝點(diǎn)周邊區(qū)域，用紅色標(biāo)識(shí)出來(lái)，快速完成拓?fù)淠Ｐ偷臉?gòu)建。

拓?fù)鋬?yōu)化完成后，HyperMesh 還能把拓?fù)淠Ｐ突?2D 網(wǎng)格模型快速轉(zhuǎn)化為梁?jiǎn)卧羌苣Ｐ?。它?huì)自動(dòng)捕捉原始模型局部的截面形狀，生成 I 型、U 型等梁截面，不管原始模型是 CAD 還是 2D 網(wǎng)格，都能準(zhǔn)確識(shí)別。這樣一來(lái)，從拓?fù)淇臻g構(gòu)建、硬點(diǎn)與載荷設(shè)置，到骨架模型生成，整個(gè)拓?fù)鋬?yōu)化流程就能順暢走通，特別適合車(chē)身、駕駛室等大型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

另外，過(guò)去大家用 HyperBeam 創(chuàng)建梁截面，需要先畫(huà)邊線或截面，操作比較繁瑣。新版界面增加了草繪工具，大家想畫(huà)什么樣的梁截面就能畫(huà)什么樣，而且能實(shí)時(shí)檢查截面封閉性，修改也很方便。同時(shí)，HyperMesh 還新增了鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)的梁截面庫(kù)，里面有幾千種鋼結(jié)構(gòu)梁截面，這些截面的參數(shù)都開(kāi)放支持優(yōu)化，不過(guò)可能在座做工程結(jié)構(gòu)的朋友不多，這個(gè)功能大家可以根據(jù)需求選用。

*標(biāo)準(zhǔn)截面庫(kù)AISC(美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會(huì))、CSA(加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))、European(歐標(biāo))、Indian(印標(biāo))、Asia(亞洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì))

9 結(jié)語(yǔ)

以上就是我今天要介紹的主要內(nèi)容，受限于篇幅長(zhǎng)度，只能給大家點(diǎn)出 HyperMesh 新界面的核心功能。總結(jié)來(lái)說(shuō)，新版 HyperMesh 已經(jīng)從傳統(tǒng)的網(wǎng)格建模工具，升級(jí)為多學(xué)科一體化的建模環(huán)境，不管是界面交互、幾何與網(wǎng)格的處理邏輯，還是 AI 賦能、二次開(kāi)發(fā)支持，都做了很多優(yōu)化，目的就是幫大家提升建模效率，降低技術(shù)門(mén)檻。

后續(xù)我們還會(huì)有專(zhuān)門(mén)的主題，詳細(xì)講解 HyperMesh 中集成的 AI 功能，比如云圖預(yù)測(cè)、形狀識(shí)別等，大家可以持續(xù)關(guān)注。如果大家在使用過(guò)程中有疑問(wèn)，或者想獲取更多腳本資源，也可以關(guān)注我們 Altair 的微信公眾號(hào)，里面會(huì)定期更新技術(shù)資料和工具包。希望今天的分享能幫大家更好地了解新版 HyperMesh，后續(xù)能更好地運(yùn)用它解決實(shí)際建模問(wèn)題。