
發布
注冊
/
登錄各向異性
關注創建者:H&O 創建時間:2019-05-13

各向異性的實例教程
各向同性,橫觀各向同性,正交各向異性三種線彈性umat程序
1 各向同性
各向同性線彈性材料的彈性矩陣為:
式中拉梅常數的表達式為:
因此在編寫各向同性材料的umat時,需要兩個材料參數,在這里我們使用楊氏模量E和泊松比v。
2 橫觀各向同性
橫觀各向同性線彈性材料的彈性矩陣為:
并有關系式:
可見其彈性矩陣需要5個獨立的參數,為下列5個工程常數:
下標a代表軸向,下標t代表橫向。
3 正交各向異性
正交各向異性線彈性材料的彈性矩陣為:
并有關系式:
因此對于正交各向異性材料,其彈性矩陣需要9個工程常數來確定:
4 程序
使用Fortran90編寫umat程序。由于Abaqus默認的umat子程序為Fortran77,因此為了使用f90程序,使用命令:
abaqus make library=xxx.f90
該命令可以生成相應的后綴為obj的文件,之后使用該文件即可。使用上述方法可以避免使用Fortran77進行umat的編寫。
展開 摘要
雙折射效應是各向異性材料最重要的光學特性,并廣泛應用于多種光學器件。當入射光波撞擊各向異性材料,會以不同的偏振態分束到不同路徑,即眾所周知的尋常光束和異常光束。在本示例中,描述了如何利用VirtualLab Fusion對雙折射進行仿真,并分析入射偏振態和晶體厚度對雙折射效應的影響。
2. 系統建模
3. 單軸晶體的雙折射現象
當光束沿晶體光軸軸方向傳播 (其場向量因此在垂直于光軸的平面上)至晶體,不會發生雙折射現象,并將以單一速度通過晶體。然而,當如何光束的傳輸方向與光軸存在夾角,將會隨其進入晶體產生兩種透射模態(尋常和異常)。兩種模態在晶體中具有不同的速度,且偏振方向相互垂直。這種就是著名的雙透射或雙折射現象。
探測器上的場追跡結果。注意,為適應不同偏振方向對探測器進行了旋轉
4. 對于不同初始偏振態的雙折射
5. 不同晶體厚度的雙折射
6. 文件信息
了解更多
- Optically Anisotropic Media in VirtualLab Fusion
- Conical Refraction in Biaxial Crystals
- Polarization Conversion in Uniaxial Crystals
展開 摘要
光學各向異性,也被稱為雙折射,是產生各種光學現象及其相關應用的原因。VirtualLab Fusion提供了一種快速和嚴格的場跟蹤分析算法,該算法應用于S矩陣求解器,并工作在k域。在本應用案例中,介紹了各向異性介質的基本配置。
目錄中的各向異性介質
定義各向異性介質
雙軸晶體由三個方向的主折射率定義;
單軸晶體由o折射率和e折射率定義;
一般各向異性介質可以通過直接定義介電常數張量建立。
各向異性介質預覽
預配置晶體
VitualLab Fusion提供了一系列預設的晶體介質,可以從介質(Media)目錄中訪問。用戶還可以在目錄中導入和導出自定義的介質。
各向異性涂層
各向異性涂層可以在涂層(coating)目錄中找到,并應用于VirtualLab Fusion的所有光學表面。
各向異性晶體板
各向異性分層介質組件
各向異性表面
波片計算器
晶體板組件(Crystal Plate Component)和主窗口的計算器模塊(Calculators)允許訪問波片計算器,它可用于確定具有給定特性的波片的厚度和相位延遲。
展開 摘要
光學各向異性,也被稱為雙折射,是產生各種光學現象及其相關應用的原因。VirtualLab Fusion提供了一種快速和嚴格的場跟蹤分析算法,該算法應用于S矩陣求解器,并工作在k域。在本應用案例中,介紹了各向異性介質的基本配置。
目錄中的各向異性介質
定義各向異性介質
雙軸晶體由三個方向的主折射率定義;
單軸晶體由o折射率和e折射率定義;
一般各向異性介質可以通過直接定義介電常數張量建立。
各向異性介質預覽
預配置晶體
VitualLab Fusion提供了一系列預設的晶體介質,可以從介質(Media)目錄中訪問。用戶還可以在目錄中導入和導出自定義的介質。
各向異性涂層
各向異性涂層可以在涂層(coating)目錄中找到,并應用于VirtualLab Fusion的所有光學表面。
各向異性晶體板
各向異性分層介質組件
各向異性表面
波片計算器
晶體板組件(Crystal Plate Component)和主窗口的計算器模塊(Calculators)允許訪問波片計算器,它可用于確定具有給定特性的波片的厚度和相位延遲。
展開 由于砌體結構所采用的砌體材料具有明顯的正交各項異性,故先從正交各向異性彈性入手,根據彈性理論中的正交各向異性彈性理論,建立砌體的正交各向異性彈性本構模型,并將該彈性本構模型寫入Abaqus的材料子程序UMAT中,與Abaqus中自帶的正交各向異性彈性本構模型進行對比驗證,為后續砌體的正交各向異性彈塑性本構模型做好準備。
一、正交各向異性彈性基本理論
砌體的彈性各向異性主要是由其不同彈性特性的材料組分引起的(同樣研究復合材料時也可能會遇到相同問題)。當通過不同的方向測量砌體,會得到不同的砌體的彈性特性。屬于典型的正交各向異性材料,本文先從其平面正交各向異性彈性特性入手。
在正交各向異性材料的分析中,需要使用兩個坐標系統:材料坐標系統與整體坐標系統。以砌體為例,材料坐標是指由平行于砂漿接縫(1軸)和垂直于砂漿接縫(2軸)所形成的坐標系統。整體坐標系統指的是在結構體系下,平行于水平面(x軸)與垂直于水平面(y軸)所形成的坐標系統。材料坐標與整體坐標間的夾角為θ,二者的關系如下圖1所示:
圖1 正交各向異性材料的材料坐標(1-2)與整體坐標(x-y)示意圖
正交各項異性材料具有三個互相垂直坐標軸的材料彈性對稱性,將坐標軸x、y和z分別垂直于三個材料對稱,并要求繞這些軸轉動180°之后彈性性能不發生改變,由此XX中的常數具有一定的關系。
展開 
各向異性的相關專題、標簽、搜索
各向異性的最新內容
支持材料
小結
這篇文章介紹了 Lumerical 中 RCWA 求解器,其中包括 RCWA 求解器的基本原理、使用方法、關鍵設置(如傳播方向、偏振、反向傳播選項)、適用場景(對比 FDTD 和 STACK),以及它對各向異性和有損材料的支持與限制。
對于從事鋁合金、鎂合金等具有顯著各向異性材料研究的同學來說,VPSC是預測材料在復雜加工路徑下表現的有力工具。然而,原生的 VPSC 通常是針對均勻變形設計的,面對實際工程中復雜的幾何邊界和非均勻變形(如軋制、沖壓),它需要一個更強大的載體。
Abaqus 作為有限元分析(FEA)的標桿,擅長處理復雜的邊界條件和幾何接觸。
該研究提出了一套嚴謹的彈性-黏塑性(EVP-FFT)公式,能夠同時處理晶體的彈性各向異性與非線性滑移演化,為預測多晶材料在復雜載荷下的局部力學響應奠定了理論基礎。
Lebensohn 等人的文章重點解決了以下幾個力學與數值上的關鍵問題:
增廣拉格朗日迭代 (Augmented Lagrangian)
針對 EVP 本構中極強的非線性,文章引入了增廣拉格朗日迭代程序。
同時,他們認為材料在變形過程中表現出的顯著各向異性和應變硬化特征,很大一部分來源于變形誘導的織構演化,而孿晶又是其中最關鍵的驅動力之一。這個結論今天看依然不過時,因為它直接抓住了鎂合金室溫塑性的本質。
推薦文章的最主要原因是:
2003 的這個文章的價值,不在于它把所有機制都做全了,而在于它先把最重要的幾個問題講清楚了——誰在變形、誰在重取向、誰在影響應力水平。
摘要
分層介質組件旨在對一系列平面圖層進行嚴格而快速的分析,其中每個平面圖層后面都是均質(各向同性或各向異性)介質。這種配置在例如涂層應用中特別令人感興趣。在這個用例中,我們展示了如何在VirtualLab Fusion中定義這樣的結構,并深入探討了它的特性。
在哪里可以找到組件?
聲波在材料內部傳播并在底面產生反射,通過精確捕捉聲波往返的時間(渡越時間),并結合材料特定的聲速參數,系統即可瞬間計算出厚度值,這一技術架構賦予了檢測工作兩大核心優勢:一是單側無障礙檢測,徹底擺脫了對工件背面的接觸需求,使得對在役管道、密閉容器或埋地設施的檢測成為可能,極大提升了現場作業的效率與安全性;二是廣泛的材質適應性,系統經過優化,能夠穩定穿透各類工程材料,無論是聲學傳導性能優異的金屬(如鋼、鋁),還是聲衰減較大的各向異性復合材料
要獲得各向異性層對具有給定方位角φ的入射光的響應,必須將相應材料的光軸(即介電常數張量)旋轉-φ度。
2. Speos模型設置——傳感器色度和光譜采樣
選擇與STACK中仿真匹配的采樣非常重要。
更新模型
1. 定制材料
在該模型中,色散材料是通過預定義的擬合參數實現的。用戶可以定義其他色散或非色散材料。材料也可添加到材料數據庫中,該數據庫僅支持對角介電常數張量。
而雙軸十字拉伸測試則能評估異質結構在復雜應力狀態下的各向異性行為,判斷其設計是否真正實現了應力均化。
我司測試獲得的靜態蠕變裂紋擴展測試應力應變曲線
評估“網絡結構”的長期穩定性:
應力松弛測試
無論是分子工程中的交聯劑效應,還是結構工程中的溶劑相調控,最終都影響了聚合物網絡的粘彈性。
對于PCB和基板Substrate則需要考慮其各向異性的材料參數,如果需要更加準確地分析,還需要設置隨溫度變化的材料參數。焊球材料采用ANAND粘塑性本構模型來準確描述其在溫度循環過程中的率相關非彈性行為。該模型通過一個內變量‘變形阻抗s’統一考慮塑性與蠕變,避免了傳統模型中塑性與蠕變分別定義的復雜性,能更好地捕捉焊球在溫循升降溫階段的應力松弛和應變累積規律。
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。


