本文介紹如何使用 Zemax  的自定義擴展導(dǎo)出 Ansys Mechanical 的 FEA 結(jié)果。 該擴展（可咨詢下載方式）有助于優(yōu)化具有適當(dāng)命名和格式的每個 FEA 數(shù)據(jù)的導(dǎo)出流程，以直接通過 STAR 模塊導(dǎo)入到 OpticStudio。 該擴展便于輕松追蹤 FEA 數(shù)據(jù)集，以及確定應(yīng)該在您的光學(xué)設(shè)計中將它們分配到哪個面。 該擴展還可與結(jié)構(gòu)和熱數(shù)據(jù)集一起使用。OpticStudio STAR  模塊 （點擊查看詳情）

OpticStudio STAR 模塊能使用戶將  FEA  數(shù)據(jù)載入到 OpticStudio 并評估對其設(shè)計的光學(xué)性能的影響，從而優(yōu)化 STOP 分析工作流。記錄哪些  FEA 數(shù)據(jù)集分配到了哪些光學(xué)面對于正確構(gòu)建光學(xué)性能模型至關(guān)重要。由于涉及的光學(xué)元件和面較多，為各個  FEA  數(shù)據(jù)集恰當(dāng)命名的工作會很快變得十分繁重。

Ansys ACT API 使用戶能夠輕松創(chuàng)建擴展并自動執(zhí)行工作流。使用一致的命名方案保存  FEA  數(shù)據(jù)集充分說明了腳本編寫有助于改進處理速度并降低人為錯誤。

開發(fā) STAR 模塊時，我們的團隊很快發(fā)現(xiàn)了這個機會，于是開始為我們使用的Ansys FEA 平臺開發(fā)擴展。我們構(gòu)建了一個 Ansys 用戶擴展，幫助我們記錄面名稱、FEA 數(shù)據(jù)類型以及參考坐標(biāo)系。該擴展在工作流中的最大用處是減少了在測試過程中的出錯次數(shù)。為了幫助我們的用戶進一步優(yōu)化  STOP  分析工作流，我們現(xiàn)在為客戶免費提供此擴展在 Ansys 中使用，以用于將  FEA  數(shù)據(jù)導(dǎo)出到 OpticStudio STAR模塊。

注意：盡管這里提供的擴展僅適用于 Ansys，但 STAR 模塊將接受來自任何FEA 數(shù)據(jù)包的  FEA  數(shù)據(jù)。

注意：該擴展在 Ansys 工作臺的開發(fā)和測試使用英語作為語言設(shè)置。在 Ansys工作臺中使用其他語言設(shè)置時可能會出現(xiàn)問題。(此外，Ansys  分析名稱和導(dǎo)出文件的文件夾名稱必須是字母或數(shù)字字符)。

概述

該擴展可讀取面變形和體溫度曲線。它能將輸出數(shù)據(jù)集創(chuàng)建為 .txt 文件，并存入  Ansys 工作臺項目目錄  user_files 文件夾中的單獨文件夾里。各列使用制表符分隔并依次描述節(jié)點位置及變形或溫度。結(jié)果隨任何求解/結(jié)果評估一起導(dǎo)出。

該擴展旨在應(yīng)用于導(dǎo)入了溫度曲線的結(jié)構(gòu)分析。在這類分析中，該擴展可從同一分析中導(dǎo)出變形和溫度。如果未指定溫度曲線，將導(dǎo)出均勻體溫度。它們現(xiàn)在包含基于環(huán)境設(shè)置的均勻溫度。該擴展可以在熱分析中使用，但只會提供溫度文件。

分析類型	鏡像導(dǎo)出	透鏡導(dǎo)出
靜態(tài)結(jié)構(gòu)	完全支持	完全支持
瞬態(tài)結(jié)構(gòu)	完全支持	完全支持
特征值屈曲	完全支持	完全支持
顯式動力學(xué)	不支持	不支持
諧響應(yīng)	完全支持	完全支持
模態(tài)	完全支持	僅適用于指定時間步長
隨機振動	完全支持	僅適用于指定時間步長
響應(yīng)譜	完全支持	完全支持
剛體動力學(xué)	不支持	不支持
拓?fù)鋬?yōu)化	不支持	不支持
穩(wěn)態(tài)熱分析	不支持	僅導(dǎo)出溫度
瞬態(tài)熱分析	不支持	僅導(dǎo)出溫度

在 Ansys 中安裝 Export to STAR 擴展

在 Ansys Workbench 環(huán)境中，單擊 workbench 菜單中的 ACT Start Page。

在 ACT Start Page 中，單擊 Manage Extensions。

在擴展資源管理器中，單擊右上角的“+”以安裝新的擴展。

在資源管理器窗口中，找到 Export to STAR.wbex 文件并單擊 Open。

如果看到此錯誤消息：

嘗試將窗口區(qū)域格式切換為“English (United States)”，重啟 Workbench，單擊 ACT Start Page，然后重新開始。

安裝完成后，單擊擴展資源管理器中的該擴展進行加載。該擴展應(yīng)會突出顯示為綠色。

關(guān)閉 ACT Start Page 以返回到 Workbench 項目。

Export to STAR 擴展現(xiàn)已安裝到 Ansys 中。

為 Ansys 應(yīng)用 Export to STAR 擴展

如果該擴展安裝成功，您現(xiàn)在應(yīng)該會在 Ansys Mechanical 窗口頂部的功能欄中看到 Export to STAR 選項卡：

這里有兩個不同的導(dǎo)出按鈕：

1、Export Mi rror Data獲取單個面的變形數(shù)據(jù)，在熱分析中處于不活躍狀態(tài)2、 Export Lens Data有兩個不同的功能，這取決于分析類型：

• 在結(jié)構(gòu)分析中，它將在結(jié)果中插入Export Lens to STAR物體，獲取兩個面的變形數(shù)據(jù)以及選定體的熱數(shù)據(jù)。

• 在熱分析中，它將在結(jié)果中插入Export Temperature to STAR物體，僅獲取選定體的熱數(shù)據(jù)。

下一節(jié)僅介紹 Export Lens to STAR 功能，因為它涵蓋 Export Mirror to STAR 和 Export Temperature to STAR  的所有選項。

在圖形工具欄中啟用 Body 模式。

在圖形區(qū)域， 選擇要從中導(dǎo)出數(shù)據(jù)的光學(xué)組件的主體。這個步驟非常重要。如果跳過該步驟，將會導(dǎo)出整個裝配體的溫度數(shù)據(jù)。

在功能欄的 Export to STAR 選項卡上，單擊 Export Lens Data。

在求解選項卡中插入 Export Lens to STAR 條目后，選擇組件的前表面，然后應(yīng)用于  Front-Surface../ Geometry 。

因此，首先單擊 Geometry 旁邊的黃色框。

然后在圖形區(qū)單擊透鏡的前表面，再單擊 Apply。

對透鏡的后表面重復(fù)上面的步驟。

使用 OpticStudio 中的鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中的面的行號定義 Front Surface Zemax ID。

定義 Front Coordinate System（如果您需要使用全局坐標(biāo)，則全部選擇同樣的設(shè)置）。

重復(fù)該過程并定義后表面信息。

定義您需要的時間步長：

• 所有時間步長 - 將創(chuàng)建多個文件夾

• 定義時間步長 - 選擇時間步長范圍

如果選擇定義時間步長，請選擇恰當(dāng)?shù)臅r間步長定義。

輸入要從中導(dǎo)出數(shù)據(jù)的時間步長。

將所有條目添加到求解選項卡后，單擊 Evaluate All Results 以開始導(dǎo)出。

這將為選定的每個面和體創(chuàng)建一個 .txt 文件并存入 workbench 項目目錄的 user_files 文件夾中。您的 FEA 數(shù)據(jù)現(xiàn)在即可載入到 OpticStudio 中的 STAR 模塊中！

歷史版本

拓展版本	備注(每個版本都在前一個版本的基礎(chǔ)上增加了功能)
v1.0	(沒有二進制擴展可用)僅從透鏡的結(jié)構(gòu)分析輸出溫度和變形。
v1.1	從鏡子和透鏡的結(jié)構(gòu)分析輸出溫度和變形(這從來沒有在 KBA 中被提及)。
v1.2	從熱和結(jié)構(gòu)分析輸出溫度(除了 Ansys 2021R2，溫度只能從熱分析輸出)。
v1.3	還可以以批處理模式導(dǎo)出數(shù)據(jù)(更新 Workbench 項目除了機械地評估結(jié)果之外還可以工作)。

結(jié)論

通過優(yōu)化 FEA 數(shù)據(jù)導(dǎo)出流程，光學(xué)和機械設(shè)計團隊可以共同協(xié)作，通過 STAR模塊在 OpticStudio 內(nèi)部完成 STOP 分析。該擴展便于輕松記錄不同的數(shù)據(jù)集以及這些數(shù)據(jù)集分配到的光學(xué)面。這不但有助于減少 Ansys FEA 數(shù)據(jù)導(dǎo)出和 STAR FEA 數(shù)據(jù)載入工作，而且還有助于消除該過程中的人為錯誤，提高 STAR 工作流的整體效率。

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