跨尺度的案例
IJP：從RVE到組件的跨尺度預測
為了克服多尺度模型在單個尺度上預測的不足，來自凝固加工國家重點實驗室的Xinxin Sun等人將元胞自動機晶體塑性有限元法和人工神經網絡巧妙地結合起來，建立了從代表體積元(RVE)到組分的跨尺度整體預測模型。CACPFEM模型充分耦合了非均勻變形和微觀結構演變，如動態再結晶(DRX)，用于解釋RVE的響應。為了反映應變率、溫度、微觀結構和變形模式對響應的依賴性，對RVE施加了大量恒定和變化的加載路徑。所有的響應(包括力學和微觀結構的響應)形成了一個巨大的數據庫，在此基礎上，通過訓練、驗證、測試和循環優化，建立了具有Marquardt-Levenberg (M-L)算法的反向傳播(BP) ANN模型。人工神經網絡模型的輸出設置為微觀結構演變(包括DRX體積分數和平均晶粒尺寸)和取決于加載路徑和微觀結構的J2-JBOY3樂隊本構模型的動態變化的宏觀尺度參數，然后應用于有限元模型以預測部件的響應。因此，建立了一座橋梁來連接RVE和組件的響應。反過來，部件局部區域的變形歷史也可以應用于RVE，以進一步研究微尺度變形機制和微結構演化。利用跨尺度模型，得到了反映各向異性、拉壓不對稱性、應變率、溫度、微觀結構和變形模式依賴性的結果。它得益于基于物理的CACPFEM、依賴于變形條件和微結構演化的J2-JBOY3樂隊本構模型、優化的ANN模型以及它們的創新組合。優化策略保證了跨尺度預測的準確性。跨尺度模型在旋轉坯料單軸壓縮中的應用以及在新形狀坯料的屈服面預測和鍛造過程中的推廣，表明了該模型的跨尺度預測能力。
圖1 跨尺度模型的框架
跨尺度模型的框架，如圖1所示，該框架基于四個部分和三種優化方法的組合。
CACPFEM用于數據樣本生成:CACPFEM模型充分耦合了非均勻變形、力學響應和微結構演化之間的相互作用。
展開 江蘇科技大學《CS》：碳纖維復合材料鉆孔過程動態漸進破壞的跨尺度模擬
內容簡介
該文提出的跨尺度分析方法是基于CERPs的動態微觀力學失效準則。該方法的核心是建立纖維和基體在動態加載條件下的損傷-失效本構關系，實現纖維和基體的RVE模型。如圖1所示，根據跨尺度有限元鉆孔示意圖，整個模擬過程主要分為三個步驟。
圖1 跨尺度有限元鉆孔原理圖
在RVE模型上選取多個參考點來計算纖維和基體的微觀應力。同時，在三個方向和剪切面分別施加不同法線方向和剪切方向的荷載，可以得到相應的應力響應。本研究選取最危險的點來判斷RVE模型在多軸加載下的單元失效，如圖2所示。
圖2 RVE模型和在纖維和基體成分中的相應參考點
如圖3所示，11、22、33、12、23、13分別表示沿X、Y、Z方向的三個單軸拉伸，以及沿Z、X、Y平面的宏觀剪切。
圖3 RVE模型的宏觀應力載荷
圖4a給出了損傷前后纖維受拉和壓縮的應力-應變行為。另外，該文采用Von Mises屈服準則對基體的拉、壓破壞準則進行預測，如圖4 b所示。
圖4 纖維和基體在拉伸和壓縮下的應力-應變行為
圖5為通過VUMAT實現的邏輯算法流程圖，跨尺度數值實現的過程主要分為三個步驟。
圖5 ABAQUS/ Explicit中對跨尺度模型的VUMAT數值算法流程圖
圖6為混合模型的牽引-分離關系圖。
圖6 雙線性內聚模型（混合模式）
圖7a給出了開發的ABAUQS-Python代碼腳本。
圖7 用于計算RVE中SAFs的ABAQUS-Python代碼腳本流程圖
根據文獻中RVE模型的分析結果，可以將RVE各點的微觀應力分布視為SAFs，如圖8和圖9所示。
展開 OAS跨尺度仿真精準實現
投影物鏡
惠更斯PSF
波前圖
點列圖
總結
本案例通過 OAS 光學軟件的跨尺度仿真、光機一體化建模及多目標優化功能，成功突破投影物鏡傳統設計的技術瓶頸，實現了像差精準校正、雜散光有效控制與光學性能的綜合提升。相較于傳統設計流程，OAS 的高精度虛擬仿真能力大幅縮短了投影物鏡的研發迭代周期，降低了物理原型制作成本，驗證了方案的可靠性與實用性。該方案為光刻、投影顯示等領域的投影物鏡高精度設計提供了高效的技術支撐，助力高端光學成像系統的研發升級。
OAS光學軟件跨尺度仿真來助力
OAS 憑借跨尺度仿真、一體化光機建模及全面性能分析能力，可為 DMD 投影燈及同類數字光學系統提供從概念設計到工程驗證的完整解決方案，有效縮短研發周期、提升產品性能與可靠性。
2026 | OAS光學軟件-幾何光學與波動光學跨尺度仿真
軟件主界面
軟件特色
OAS光學軟件支持從幾何光學到波動光學的跨尺度仿真，實現幾何光學下的序列與非序列光線追跡，以及波動光學的全維度分析，能夠滿足車燈設計、鏡頭像質評估、微納光學器件、激光應用系統、光波導系統等前沿領域的需求，為客戶提供全面且專業的解決方案。
02/幾何光學
在幾何光學領域，OAS 軟件基于光線追跡核心算法，為光學系統的研究與設計提供了高效、精準的一體化分析手段。
成像設計解決方案
光學軟件為成像系統設計提供從建模、優化到分析的一體化平臺。它支持從基礎透鏡到復雜多重結構系統的建模，可靈活設置孔徑、視場等關鍵參數并進行實時光路預覽。軟件內置優化算法，支持像差自動校正、多配置優化和公差分析，能針對多目標進行自動化迭代優化。在分析方面，軟件提供全面的像質評估工具，包括MTF、點列圖、波前圖等，支持對成像系統的核心性能進行專業評估。
照明與汽車光學解決方案
軟件為照明和車燈設計提供了強大的虛擬仿真與優化功能，能夠進行精準的光學性能與效果分析，完成自動化參數優化與方案驗證。其核心功能完整覆蓋了車燈設計、激光雷達光學系統、抬頭顯示器（HUD）以及內飾氛圍照明等關鍵環節，實現了從光源、光路到分析的全鏈路仿真，從而系統地滿足汽車行業在智能化與個性化趨勢下的光學創新需求。
展開 空間大跨桁架結構多尺度節點有限元分析
空間大跨桁架結構多尺度節點有限元分析
超薄成像新趨勢 | OAS 助力輕量化，高分辨率成像
? 跨尺度仿真斷裂，多軟件協同效率低下
? 算力瓶頸突出，高維優化陷入 “局部最優”
? 設計 - 制造閉環缺失，量產良率難以保障
03/OAS 助力輕量化，高分辨率成像
（OAS光學軟件主界面）
OAS 光學軟件（點擊詳細介紹）
? 跨尺度耦合仿真，平衡三大核心指標
OAS 軟件集成幾何光學到波動光學的跨尺度仿真，打通宏觀光路與微觀光柵的仿真壁壘，無需多軟件切換，實現毫米級到納米級全尺度無縫仿真。
? 折超混合系統設計，適配輕量化成像需求
軟件的折超混合設計模塊支持傳統折射光學元件與超表面元件的混合建模與優化，為超薄成像系統提供靈活的設計方案。
? 制造適配性分析，筑牢量產良率基礎
軟件可模擬納米結構尺寸偏差、邊緣粗糙度、周期誤差等多種工藝缺陷，量化分析缺陷對成像分辨率、MTF 曲線、信噪比的影響，進而優化設計參數，降低對加工精度的敏感度，提前預判加工誤差對超表面性能的影響。
? 兼具專業性易用性，降低行業人才壁壘
軟件界面簡潔直觀，支持拖拽式建模，無需編寫復雜代碼即可完成超表面結構搭建；內置超表面設計向導，從單元設計、陣列排布到系統集成，提供全流程指引，讓工程師更好上手。
04/總結
超薄、輕量化、高分辨率是成像技術的必然發展趨勢，超表面作為核心支撐技術，正迎來前所未有的發展機遇。OAS 光學軟件將持續提升和優化功能，助力超表面設計領域發展。
展開 OAS軟件跨尺度仿真來助力
AR?HUD 衍射波導案例分析
簡介
AR?HUD 衍射波導是車載增強現實顯示的核心光學組件，通過納米級衍射光柵與平面波導協同工作，完成投影光機圖像光束的高效耦入、全反射傳輸、擴瞳與耦出，實現導航、預警等虛擬信息與真實路況的精準疊加，顯著提升駕駛安全性與智能座艙交互體驗。傳統設計依賴多軟件協同與物理迭代，周期長、成本高、精度受限，本案例依托 OAS 光學軟件完成全流程仿真，為 AR?HUD 衍射波導的高效設計與性能優化提供可靠方案。
案例設置與操作
模型構建
基于 OAS 軟件光波導模塊與 CAD 建模內核，搭建 AR?HUD 衍射波導完整 3D 模型，精準還原波導基板關鍵參數，匹配實際工程加工標準。軟件自動生成衍射光波導初始模型，支持 k 空間可視化與光柵結構參數化編輯，可快速導入實測輪廓數據或自定義光柵形貌，完成耦入 / 耦出 / 擴瞳光柵的一體化建模，確保系統裝配關系與光路傳輸路徑高度貼合實裝狀態。
探測器與參數設置
對 OAS 軟件分布式探測器進行精細化配置，依據車載 AR?HUD 視場、出瞳直徑、眼動范圍與工作波段設定接收區域、光線閾值與采樣密度。開啟偏振分析、衍射效率計算、足跡分析及 PSF/MTF 評估功能，精準捕捉光束耦入、波導內全反射、擴瞳及耦出全過程的光場分布、能量衰減與像質變化，保障仿真數據的客觀性與針對性，為系統性能量化評估提供穩定可靠的檢測基礎。
分析優化
采用 OAS光線/光束序列/非序列追跡，完成從投影光機到眼盒的全系統非序列仿真，生成 3D 光束傳播追跡圖，直觀呈現衍射、反射與擴瞳路徑。依托輻照度、衍射效率、視場均勻性與像質分析工具
展開 光波導設計“避坑指南”：90%工程師踩過的坑，OAS光學軟件提前規避
? 跨尺度仿真斷層，精度與效率失衡
? 光柵優化與色散分析能力不足
? 雜散光分析與工藝適配不足
? 行業適配性差且缺乏自主可控能力
03/OAS光學軟件精準規避設計陷阱
（OAS光學軟件主界面）
? 跨尺度耦合仿真，平衡三大核心指標
OAS軟件集成幾何光學到波動光學的跨尺度仿真，打通宏觀光路與微觀光柵的仿真壁壘，無需多軟件切換，實現毫米級到納米級全尺度無縫仿真。
? 精準色散校正，消除色偏與彩虹效應
針對全彩化過程中的色偏、彩虹效應，OAS軟件內置偏振與色散專項分析模塊，可精準模擬RGB三色光的傳播特性與色散規律，生成針對性校正方案。
? 提前規避隱患，適配國內量產工藝
OAS光學軟件為國產自主研發，無授權限制，解決“卡脖子”與成本偏高問題。內置海量材料庫與多種波導模板，一鍵生成初始模型，將建模周期大幅縮短。
04/總結
光波導行業正處于高速發展的關鍵階段，四大核心技術瓶頸是行業普及的主要障礙，而傳統光學軟件在破解這些瓶頸時的諸多困難，更是讓多數的光學工程師陷入設計陷阱。
OAS是一款立足國內產業鏈需求，以簡潔、高效、專業的核心功能，幫助工程師規避各類隱患的光學軟件。
展開 庭田科技誠邀您參與10月J-OCTA軟件專題研討會！
導語：作為一款跨尺度分子動力學軟件，J-OCTA能夠從原子級到微米級的范圍內對橡膠、塑料、薄膜、涂料及電解質材料等的開發所需的材料特性進行預測的“材料物性分析軟件”。也可以將其作為“知識發現工具”用來理解那些在實驗中無法完全把握的復雜現象和材料物性。
計算物理學作為探索微觀和納觀世界的規律方法，使研究人員更加細微的掌握復雜材料特性和現象，而這些現象是無法通過實驗結果獲得的。
J-OCTA作為一款跨尺度分子動力學軟件能夠實現從本質上理解材料組分與性能間的關系。更能從原子級到微米級的范圍內對橡膠、塑料、薄膜、涂料及電解質材料等的開發所需的材料特性進行預測。J-OCTA通過在共享平臺上與面向各尺度開發的模擬器合作，為材料設計與新材料開發提供最尖端的技術支持。
（圖1：軟件架構）
J-OCTA作為計算軟件優于其他軟件的地方在于J-OCTA中所有輸入數據和計算結果都對用戶開放，便于定制運算。J-OCTA通過開源多尺度仿真平臺用UDF文本傳遞數據、利用并行求解器+功能擴展及外部擴展器解析，將所有所有功能集成到GUI界面中，為用戶使用提供了較大便利。
（離子液體的MD模擬）
（全原子及粗粒化模型示意圖）
如果您對分子動力學或J-OCTA軟件產生興趣，我們誠摯的邀請您參與我們于10月將開展的《全生命周期材料解決方案：J-Octa 與 Avizo 的多尺度分析研討會》，本次活動我們將攜手JSOL公司與賽默飛世爾科技MSD材料結構部門（原FEI公司）共同舉辦，并匯集新材料及其CAE行業的領先人物，這是一場專業的學術盛會，將為您提供前沿知識和優質的交流平臺。
展開 Matlab近場動力學（PD）原代碼：涵蓋BB/OSB、熱力耦合、復合材料及PD-FEM耦合 ￥139
代碼不僅復現了PD領域的經典文獻算例（彈性問題驗證），更進一步拓展到了熱力學、復合材料及跨尺度耦合算法。適合作為研究生的科研底座、畢業設計參考或PD算法的深度進階學習資料。
基礎理論實現：
鍵基 PD (BBPD)：最經典的鍵基模型，適用于脆性材料破壞分析。
常規態基 PD (OSBPD)：解決鍵基模型泊松比固定的局限性，支持任意彈性常數設置。
多場耦合模擬：
熱力耦合（Static/Dynamic）：包含熱傳導與機械變形的相互作用，支持靜力和動力兩種求解方案。
復合材料建模：
提供單層板及復合層合板的靜/動力學模擬代碼，支持不同鋪層角度與各向異性屬性定義。
跨尺度耦合算法 (Hybrid Modeling)：
PD-FEM 有限元耦合：實現 PD 區域（處理破壞）與 FEM 區域（提高計算效率）的無縫銜接。
耦合熱傳導分析：針對復雜結構的熱傳導問題，平衡計算精度與速度。
展開 
第十五講：達索系統鋰電池行業解決方案在線直播 | 達索系統百世慧?
從原子到系統的跨尺度仿真驗證
從原子到系統的跨尺度仿真驗證對電池材料的數字化、參數化的模型信息實現1D到3D的多維度仿真。通過1D仿真來模擬驗證電池的老化、循環壽命，低溫析鋰等情況，結合電池包的3D模型，實現電池包在熱、震動、擠壓、穿刺狀態下的電池安全性驗證。
完整版可以報名參加本次線上研討會，工作人員會把完整版發送至注冊郵箱：
https://3ds.tbh5.com/dianchi/EventDetail.aspx?eid=651&f=bestway
AR顯示雙通道串擾難解決？OAS 軟件案例解難題
該模型充分依托 OAS 的幾何光學與波動光學跨尺度仿真能力，從器件建模到性能驗證實現全流程數字化設計。
案例設置與操作
模型構建
借助 OAS 的實體建模功能，導入波導系統核心參數，耦入光柵采用方波結構，EPE 元件定義為梯形截面，耦出光柵采用閃耀結構；同時調用 OAS 內置光源庫，設置兩路高斯光束光源，模擬實際應用中的信號入射條件。
光線追跡
對光信號進行全流程追跡，先模擬光在光柵處的衍射路徑，再切換分析光束在 EPE 內的相位變化與偏振狀態，重點計算光場振幅分布與傳輸損耗；利用軟件 “k 空間可視化” 功能，實時監測兩路信號的傳播軌跡，避免通道間空間重疊導致的串擾。
參數優化
基于 OAS 的靈敏度分析與多參數聯動優化功能，以 “衍射效率最大化”“串擾最小化” 為目標，迭代調整耦入光柵周期與 EPE 折射率，自動生成優化曲線，最終確定最優參數組合。
兩個耦入轉向組合的雙通道波導模型
總結
本案例證明，OAS 光學軟件可高效解決雙通道波導這類復雜光學系統的設計難題，相比傳統物理原型迭代，數字化仿真將研發周期縮短，成本降低；同時，軟件的跨尺度仿真能力可覆蓋從器件級到系統級的設計需求，為光電子領域多通道光學系統的研發提供標準化、高精度的工具支撐，助力相關產品快速落地。
展開 2018年全國固體力學學術會議在哈爾濱成功召開
本次大會精心設計了9個大會特邀報告，浙江大學楊衛院士做了題為《交叉力學-無限的疆域》的報告，闡述了固體力學交叉學科的特點，北京理工大學方岱寧院士的《先進結構技術》，論述了先進結構技術對于國家重大戰略需求的意義，北京大學魏悅廣院士的《固體的跨尺度力學行為及失效準則》，講述了跨尺度力學的機制及準則；南京航空航天大學郭萬林院士的《前沿之上的力學》，講述了力學的發展新方向、中國航天科技集團公司周志成院士的《力學與航天器構建》，講述了航天器構造中存在的關鍵力學問題，西安交通大學王鐵軍教授的《重型燃汽輪機制造基礎研究最新進展》，重點講述了重型燃氣輪機重要研究成果、莊茁教授的《新型復合材料衰減沖擊波能量機理研究》，論述了新型復合材料結構的衰減能量沖擊波機制；哈爾濱工程大學吳林志教授的《新型輕質夾芯結構的設計、制備及評價》，系統概括了近十年團隊在超輕復合材料結構方面的進展與最新成果；以及哈爾濱工業大學冷勁松教授的《智能聚合物可變性復合材料結構：力學設計、4D打印及應用》，總結了目前智能聚合物復合材料結構的設計方法及應用。此外多位知名學者做了高水平的分會場學術報告，本次會議還設置了輕質復合材料與結構青年學者論壇和博士生專場學術報告。
本次會議充分展現了我國固體力學及相關交叉學科的最新研究成果，對固體力學的基本問題和基本原理及其應用和固體力學與其他學科的交叉研究進行了深入的探討，與會學者對本次會議的召開及學術報告的水平進行了高度評價。本次會議的成果將對固體力學學科的發展起到積極的推動作用，帶動相關學科建設和科研水平上新的臺階、新的層次和新的水平。
展開 RGB 波導色彩還原難？OAS 軟件解決設計難題
OAS 光學軟件憑借幾何光學與波動光學跨尺度仿真能力，可實現從微觀光柵設計到宏觀系統性能分析的全流程覆蓋，為 RGB 波導設計提供高效解決方案。</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong>案例設置與操作</strong></p><p>模型構建</p><p>RGB 波導采用三層獨立波導分層設計，每層波導對應單一波長光的傳輸。每層波導沿光傳播路徑依次集成耦入光柵、轉向光柵與耦出光柵。</p><p>分層結構的優勢在于可針對不同波長單獨優化光學參數，避免多波長光在同一波導內的串擾。</p><p>參數設置</p><p class="ql-align-justify">不同波長光的衍射效率對光柵周期、傾角敏感，需通過 OAS 軟件進行參數優化，選用鋸齒形透射光柵，基于 OAS 內置光柵模型庫搭建三維模型，定義入射光入射角為 0°。</p><p>光線追跡</p><p class="ql-align-justify">在 OAS 軟件中搭建完整 RGB 波導系統模型，包含三波長窄帶光源（發散角≤1°）、準直透鏡組、三層波導組件及眼盒探測器，啟用非序列光線追跡功能。
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