實驗測量的案例
技術小貼士：如何將實驗中測量的Spline數據應用于RecurDyn？
當使
用RecurDyn為執行MBD（多體動力學）或MFBD（多柔性體動力學）分析進行建模時，應用從實際實驗中得到的測量數據會獲得改進的分析結果。
有兩種方法可以將Spline數據應用于RecurDyn建模要素。
Spline數據可以直接應用于建模要素的詳細參數的情況下。
示例 : [鏈接]如何在仿真中使用實際現場中測量的Spline數據。
Spline數據不可以直接應用于建模要素的詳細參數的情況下，Spline使用定義好的表達式。
在本Technical Tip中，與上面的第2項一致，將看一下如何使用表達式將實驗中測量的Spline數據應用到RecurDyn的建模要素（連接副，力等）中。
表達式是允許使用函數應用多個數學建模輸入值的重要的建模元素之一。
利用這些表達式的特性，使用插值（Interpolation）類別的插值函數（AKISPL, CUBSPL, LINSPL）可以將從實驗中測量的Spline數據應用到RecurDyn建模要素中。
下面來看看實際的使用方法?
如何將Spline數據應用于RecurDyn
1. 首先，
在RecurDyn菜單的【SubEntity選項卡->Expression分組->Spline】中創建名為‘SP1’的Spline。此‘SP1’在表達式中使用。
（以下示例是旋轉連接副運動的Spline數據。）
2. 其次，
將上面創建的Spline‘SP1’如下圖所示在Expression中定義。
展開 接近海森堡極限的實驗光學相位測量
與之前的光子初始相位估計實驗一樣，格里菲斯大學的科學家在檢測資源方面描述了實驗的實施質量——它依靠概率狀態制備和測量方案，在精度計算時只考慮成功的符合檢測。因此，科學家證明了該方案的原理，將來可以擴展到刪除后選擇性要素。光子光學相位測量的基本概念如圖1a所示。更通用的協議可能包括更復雜的技術：干涉儀路徑中光的量子態、對一些光子相移進行多次相干采樣的概率和檢測策略。
圖2 實驗裝置的示意圖。藍色背景：I型自發參數下轉換（SPDC）生成820 nm單光子。綠色背景：糾纏門。
Heisenberg極限干涉相位估計算法（HPEA）如圖1d所示，科學家演示了利用三種技術的組合來實現真正的達到HL相位測量的方案：糾纏、相移的多重采樣和自適應測量。如圖2所示，使用正交的左右圓偏振光而不是路徑來形成干涉儀的兩個臂。在圖2中由灰色背景突出顯示偏振干涉儀，使用一個大的半波板（HWP）來實現臂之間的未知相移，模式C通過這個未知相位兩次。因此，對于一個成功的符合檢測，光子通過次數是N=3。另一個HWP（圖2中帶有白色邊框）用作模式T上的參考相移θ，以便實現檢測方案。每次運行使用固定波片，并且基于來自標記為C的檢測器結果對數據進行選擇性分類，非確定性地實施了前饋步驟。雖然這種方法不足以從一次測量中進行估算，但它是一種準確的方法來表征該方案在多次重復中的表現。
圖3 N = 3時海森堡極限相位估計。紅點表示實驗測量的方差Holevo方差作為φ的函數。切割左軸的紅色水平線段顯示最佳協議Holevo方差為0.5497±0.0007，藍線段顯示海森堡極限。藍色和綠色曲線分別代表理想最佳態和實驗制備態的數值模擬方差結果。棕色點代表干涉測量的Holevo方差散粒噪聲極限。黑色虛線表示相同測量的Holevo方差，測量值為0.7870±0.0007?；疑珜嵕€表示SNL。
展開 2019年流體力學實驗技術發展與展望研討會在京召開
隨后，沈陽飛機設計研究所副總設計師黎軍研究員從實際作戰需求出發提出飛機在研制過程中對氣動實驗測量技術的需求，并做了精彩的報告；中科院力學研究所李戰華研究員從流體力學實驗測量基礎出發總結了近幾十年以來流體力學測量技術的發展現狀，并分別從時間和空間尺度提出了對于流體力學實驗測量方面目前所存在的瓶頸，同時她認為流體力學測量可以借用目前的人工智能技術獲得更好的發展；中國科學技術大學羅喜勝教授做了題為“極端條件下的界面失穩與湍流混合的實驗研究：進展與挑戰”的報告，詳細講述了超高速激波管的設計思路及應用情況和取得的創新性研究成果；上海交通大學劉應征教授對PSP測量技術的研究進展與未來趨勢進行了詳細介紹，認為Light-Scanning PSP system 是PSP測量技術發展的重要方向之一；北京航空航天大學楊立軍教授做了“噴霧火焰動態熱釋放率測量方法”的報告，提出了一種間接測量熱釋放率的實驗方法；天津大學姜楠教授系統地介紹了他們團隊在流動減阻方面開展的大量研究工作，如采用微槽道結構、超疏水表面、添加聚合物等，通過對精細測量結果的分析獲得了流動減阻的機理；中國科學院大學倪明玖教授以磁約束核聚變堆中的磁流體力學問題為背景，詳細介紹了團隊在強磁場、大溫差的極端環境下所開展的一系列實驗研究工作，并針對不透明液態金屬內部流動測量指出了未來實驗技術的發展方向；清華大學孫超教授詳細介紹了他們在微尺度領域所發展的精細氣膜厚度的光學測試方法，為相關實驗測試技術的發展提供了思路；國防科技大學易仕和教授做了“高超深度流場超高幀頻NPLS成像測試技術及其應用”的報告，展示了他們團隊所發展的這種先進流場測量技術對高頻流動的測量結果。
展開 應變測量基礎 | 什么是實驗應力分析
什么是實驗應力分析?
實驗應力分析（Experimental Stress Analysis, ESA）是對材料的機械應力狀態進行分析的一種方法，一般采用應變片進行測量和分析。通過如下介紹，您可以了解現有應力類別，它們的來源和狀態，以及如何通過測量的應變來確定應力。
機械應力測定
應力定義為材料在外力作用下的物理響應（變形）。它通常是由施加的力（機械應力）導致材料變形的結果，但也經常受到材料或更大系統內的力影響。
應力細分如下:
類型：正應力和剪切應力
來源：拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、殘余應力和熱應力
狀態：單軸、雙軸、三軸或立體空間
根據來源定義應力
彎曲應力、扭轉應力以及拉向應力（正）和壓向應力（負）等都是以其來源命名的，其它來源還包括：
殘余應力
——
殘余應力 (或固有應力) 由力內部效應產生的。例如，熱處理件在淬火過程中體積的不均勻變化，金屬鑄造或塑料制品注塑的不均勻冷卻，以及焊接或鍛造件的機械加工等。簡單地來說，這些都是由于其自身內部重量不均造成的。
熱應力
——熱應力
是發生在系統中的一種殘余應力，其大部分是由于不同熱膨脹的部件連接在一起，防止了材料自由熱膨脹導致的，也可能是不均勻加熱的結果。
殘余應力和熱應力對材料的影響與加載應力相似，其降低了材料的承載能力。因此，只有對殘余應力進行定量和定性分析，才能充分確定結構件操作是否安全的問題。在殘余應力分析時，只有將這些應力“釋放”，才能測定這些應力，并測量材料在非應力狀態下的彈性松弛程度。
展開 
不要拿湍流模型當遮羞布——真的只是湍流算不準嗎？
湍流模型故事
我做了一個水洞中的實驗，拜托某知名高校的知名流體教授仿真流動。半年后他們告訴我仿真取得的阻力比實驗測量值大了一倍。我很納悶啊，這只是一個棍子外形的模型，仿真半點困難也沒有啊。后來聽了一個高大上的匯報，他們對比了網格從幾百萬到幾千萬，湍流模型從兩方程模型到大渦模擬（如果我事先沒有攔著，他們可以調用超級計算機做直接數值模擬）。有趣的是無論模型做任何變化，阻力的變化范圍沒有超過20％，都比實驗測量的阻力大一倍左右，他們的結論：沒有足夠好的湍流模型。
我看到仿真模型的外形，才發現仿真的尾部竟然沒有支桿。我忍不住問，"請問你們從來沒有想到，在水洞里必須要有個支桿支著實驗件嗎？這個支桿在尾部又很粗，阻力主要由尾部產生，有了支桿尾部阻力變小，實驗測量的阻力自然小多了"。然后皆大歡喜，他們將支桿加入仿真，仿真結果與實驗測量結果很接近。（差點讓湍流模型背了黑鍋）
黃金避難法
我要傳授一條黃金避難法，你的研究結果如果被發現有錯誤，不用歸罪于自己，要歸罪于大自然，"哎呀，大自然的現象太復雜！國際上都沒有完全解決??！我再次證明這么復雜的研究必須多投錢啊，否則無法取得正確結果"。這就是從失敗走向掙錢的秘訣。當然最好利用的就是大自然無比復雜的湍流和它的湍流模型。
什么時候湍流模型才是重要的
這里我要是堅持講湍流模型不重要，有丟了小命的可能，多少博士用它畢了業，多少國家基金靠它支撐經費盤子，多少失敗的仿真用它將責任推給了復雜的大自然。但是我希望你好好問問自己，你的算例真的只有湍流模型在搗亂嗎？
有兩種情況湍流模型才是真正重要的：
1.簡單的案例，仿真結果已經與準確值比較接近。例如平板流動，這么經典的流動，仿真可以八九不離十，湍流模型上的差異就是最大的誤差來源。
2.湍流是最重要的因素，湍流是否準確模擬直接決定仿真是否準確。
展開 增材案例，基于自定義材料參數調試的熔池尺寸分析
基于自定義材料參數調試的熔池尺寸計算
基于自定義材料參數調試的流程，對某材料進行了自定義輸入，進行了材料熔池尺寸計算，并與實驗結果進行對比，具體如下：
1）自定義某材料
圖2 自定義材料輸入
2）熔池尺寸計算
基于激光功率、掃描速率、層厚等工藝參數輸入，進行單道掃描熔池尺寸計算，下表中為H13仿真時輸入的工藝參數。
3）仿真與實驗測量結果對比
將仿真計算結果（不含調試時已使用的數據）與實驗熔池尺寸測量結果進行對比，仿真與實驗測量在趨勢一致，數值偏差在10%之內。H13材料預熱600℃的仿真結果如下圖所示。
此外，針對400℃的預熱情況也進行了仿真結果對比，數值偏差也在10%之內。針對高溫材料，目前自定義材料參數調試功能也能較好地支持，針對某高溫材料，仿真偏差可控制在15%之內。
Ansys Additive Science 2020 R2版本新增的自定義材料參數調試功能，在保證計算準確性的基礎上大大拓展了可分析材料范圍，可以為更多客戶提供熔池尺度的增材工藝仿真優化。
展開 案例分享 | 基于自定義材料參數調試的熔池尺寸分析
圖1 自定義材料參數調試流程
第一步：用戶需按格式要求提前準備好如下文件：
1）熔池實驗測量結果文件，按要求進行不同激光功率、掃描速度組合下的成形實驗，完成后測量熔池寬度和深度；
2）計算輸入的初始材料參數文件，包含初始的吸收系數因子、穿透深度因子等；
3）材料隨溫度變化的熱物性參數文件，包括熱傳導系數、比熱容、密度等；
第二步：導入材料調優器進行計算，并得到熔池特征寬度文件和用于計算吸收系數和穿透深度的調優數據文件；
第三步：基于調優數據文件，線性擬合，得到新的激光吸收系數因子及穿透系數因子；
第四步：形成自定義材料需要輸入的材料參數計算輸入文件、材料屬性參數文件、熔池特征寬度文件，并上傳到軟件材料庫中，完成自定義材料輸入。
基于自定義材料參數調試的熔池尺寸計算
基于自定義材料參數調試的流程，對某材料進行了自定義輸入，進行了材料熔池尺寸計算，并與實驗結果進行對比，具體如下：
1）自定義某材料
圖2 自定義材料輸入
2）熔池尺寸計算
基于激光功率、掃描速率、層厚等工藝參數輸入，進行單道掃描熔池尺寸計算，下表中為H13仿真時輸入的工藝參數。
3）仿真與實驗測量結果對比
將仿真計算結果（不含調試時已使用的數據）與實驗熔池尺寸測量結果進行對比，仿真與實驗測量在趨勢一致，數值偏差在10%之內。
展開 激波作用下顆粒層動態演化的雙流體模擬
(2)模擬與實驗結果對比
圖3給出了顆粒床層兩側監測點處壓力隨時間的變化，圖中的黑色曲線為實驗測量得到的壓力信號。為了檢驗計算網格對模擬結果定量準確性的影響，數值模擬中考察了三個網格尺寸：2mm、4mm、8mm，在數據處理上將沖擊波前沿抵達顆粒層的時刻定義為t=0時刻。
圖3表明，模擬得到的壓力信號能夠在定量上與實驗結果較好吻合。如圖3（a）所示，對于位于顆粒層左側的P1監測點，在沖擊波前沿抵達顆粒物料層表面后反彈至P1監測點的時間間隔，實驗測量結果約為2.7ms，數值模擬得到的結果為2.5ms；P1監測點處的壓力隨后急劇增大至一極大值，實驗測量結果為6.5bar，模擬結果為6.8bar；P1監測點處的壓力隨后逐漸降低，實驗測得的壓力值呈現較明顯的波動，數值模擬中因為將顆粒床層做了擬流體處理，得到的壓力信號非常平緩，但壓力值整體上都處于實驗測得壓力數據的波動范圍內，參見網格尺寸為2mm和4mm的模擬結果。
圖3（b）對比了P2處壓力信號的實驗結果和數值模擬結果。P2處壓力變化大致可以分為5個階段：在第一階段壓力維持在常壓；隨后壓力急劇增大，表明透射的沖擊波前沿抵達P2監測點，實驗測得的抵達時間為1.5ms，峰值壓力為1.6bar，模擬得到的抵達時間為1.5ms，峰值壓力為1.5bar；在第三階段，P2處透射波致使壓力仍逐漸增大，但是增大的速率要小于第二階段，該階段的結束時間和對應壓力，實驗測量結果為3.0ms和2.3bar，數值模擬結果為3.1ms和2.3bar；第四階段，實驗結果和數值模擬結果都表明P2處壓力近似保持不變，這主要是透射波和接觸波已經通過P2處，然而顆粒層仍未到達P2位置；在第五階段，P2處壓力逐漸增大，這主要是因為該階段固相顆粒已拋灑至P2位置，P2位置始終處于顆粒云內部，由于顆粒運動而產生的壓縮波使壓力逐漸增加。
展開 案例分享 | 基于自定義材料參數調試的熔池尺寸分析
基于自定義材料參數調試的熔池尺寸計算
基于自定義材料參數調試的流程，對某材料進行了自定義輸入，進行了材料熔池尺寸計算，并與實驗結果進行對比，具體如下：
1）自定義某材料
圖2 自定義材料輸入
2）熔池尺寸計算
基于激光功率、掃描速率、層厚等工藝參數輸入，進行單道掃描熔池尺寸計算，下表中為H13仿真時輸入的工藝參數。
3）仿真與實驗測量結果對比
將仿真計算結果（不含調試時已使用的數據）與實驗熔池尺寸測量結果進行對比，仿真與實驗測量在趨勢一致，數值偏差在10%之內。
案例分享 | 基于自定義材料參數調試的熔池尺寸分析
基于自定義材料參數調試的熔池尺寸計算
基于自定義材料參數調試的流程，對某材料進行了自定義輸入，進行了材料熔池尺寸計算，并與實驗結果進行對比，具體如下：
1）自定義某材料
圖2 自定義材料輸入
2）熔池尺寸計算
基于激光功率、掃描速率、層厚等工藝參數輸入，進行單道掃描熔池尺寸計算，下表中為H13仿真時輸入的工藝參數。
3）仿真與實驗測量結果對比
將仿真計算結果（不含調試時已使用的數據）與實驗熔池尺寸測量結果進行對比，仿真與實驗測量在趨勢一致，數值偏差在10%之內。H13材料預熱600℃的仿真結果如下圖所示。
此外，針對400℃的預熱情況也進行了仿真結果對比，數值偏差也在10%之內。針對高溫材料，目前自定義材料參數調試功能也能較好地支持，針對某高溫材料，仿真偏差可控制在15%之內。
Ansys Additive Science 2020 R2版本新增的自定義材料參數調試功能，在保證計算準確性的基礎上大大拓展了可分析材料范圍，可以為更多客戶提供熔池尺度的增材工藝仿真優化。
Ansys年度仿真盛會
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展開 獵鷹9號火箭載重力測量和氣候實驗衛星發射升空
當地時間5月22日，美國太空探索技術公司(SpaceX)的一枚獵鷹9號火箭載著重力測量和氣候實驗衛星(GRACE-FO)成功發射升空。
美國宇航局(NASA)官網消息，當地時間5月22日下午12點47分，在美國范登堡空軍基地，獵鷹9號火箭載著7顆衛星發射升空。其中包括重力測量和氣候實驗的雙衛星。這組雙星是美國宇航局和德國宇航中心(DLR)的合作項目，旨在監測地球重力場變化，從而提供地球水流變化的數據。
事實上，這兩家機構于2002年發射了重力測量和氣候實驗衛星(GRACE)升空，通過聯合監測地球重力場變化，推測出地球上水資源的改變。包括地表和地下水，自然界及人類用水，兩級冰蓋及冰川的消融速度等。該雙星已于2017年10月停止運作。
據美國科學網站The
Verge報道，美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)重力測量和氣候實驗衛星項目科學家法蘭克·韋伯(Frank
Webb)說，雙星服役15年，為科學家們提供了有關冰川融化、干旱和海平面上升的數據。如雙星數據曾顯示，南極洲冰蓋正以120億噸水/年的速度縮減。這些融化的冰川每年可以使全球海平面上升0.039英寸(1毫米)。
在地球水資源管理、氣候變化和自然周期等的影響下，第二代雙星--重力測量和氣候實驗衛星(GRACE-FO)將繼續記錄地球水儲量的巨大變化。
德國地球科學研究中心(GFZ)重力測量和氣候實驗衛星項目負責人弗蘭克·弗萊徹納(Frank
Flechtner)指出，第二代雙星在軌道上將繼續保持相距220公里的距離。同時，技術方面，研究者一是提升了電池和拍照設備，二是探測器采用激光束傳遞信號，預計將比第一代的測量值精準10倍。
重力測量和氣候實驗衛星(GRACE-FO)發射90天之后將向地球傳回數據。韋伯表示，這組衛星預計可服役7至8年。
展開 
測量光譜的導入
我們演示了如何將實驗測量的太陽光光譜導入到VirtualLab Fusion中，以及如何使用它來描述光學系統中光源的光譜組成。此外，我們還演示了如何使用內置的Savitzky-Golay濾波器來平滑導入測量數據中的潛在噪聲，這可能是在仿真中使用實驗測量數據時至關重要的第一步。
將測量的太陽光譜導入VirtualLab Fusion
這個用例說明了如何導入測量的地外太陽光光譜，以及隨后如何在光學系統中使用該光譜。
Savitzky-Golay濾波函數
這個用例演示了Savitzky-Golay濾波器的使用，以平滑所測量的光譜。
展開 測量光譜的導入
我們演示了如何將實驗測量的太陽光光譜導入到VirtualLab Fusion中，以及如何使用它來描述光學系統中光源的光譜組成。此外，我們還演示了如何使用內置的Savitzky-Golay濾波器來平滑導入測量數據中的潛在噪聲，這可能是在仿真中使用實驗測量數據時至關重要的第一步。
將測量的太陽光譜導入VirtualLab Fusion
這個用例說明了如何導入測量的地外太陽光光譜，以及隨后如何在光學系統中使用該光譜。
Savitzky-Golay濾波函數
這個用例演示了Savitzky-Golay濾波器的使用，以平滑所測量的光譜。
展開 設計仿真 | 基于ODYSSEE & Actran快速實現結構隔聲量預測和優化
前 言
關于隔聲問題及實驗測量方法
隔聲問題及實驗測量方法隔聲問題，一般討論的是物體一側的聲波透過物體傳遞到另外一側的問題。隔聲越好，消聲作用越強，物體另一側透過的聲音越小。隔聲的定量描述，即聲學透射系數tI的倒數，實用中常用分貝來度量，表達如下：
TL=10log10(1/tI)
實驗測量時，則需要在專業的聲學實驗室中進行。下圖是兩種專門用來測量隔聲量的實驗室。
圖1實驗室一：混響室+（半）消聲室
圖2實驗室二：混響室+混響室
將實驗待測試件安裝于兩個聲學實驗室共有的墻壁中，測量發聲室一側入射到試件上的聲功率和受聲室一側的透射聲功率，就可以由聲量的計算公式推導出試件的隔聲量。
板件的典型的隔聲量曲線如圖 3所示。
圖3典型隔聲曲線
隔聲量一般是隨頻率變化的?？偟膩碚f，隔聲性能隨頻率升高而提高。但是在各個頻率段中，隔聲性能又由不同因素影響和決定。通常，我們將這些頻段從低到高分為：剛度控制區、共振控制區、質量控制區和吻合控制區。
?在剛度控制區中，剛度決定隔聲的大小，剛度越大，隔聲越好。例如四邊固支的板要比四邊自由的隔聲量高。
?在共振控制區中，入射波的頻率與板件共振頻率接近，產生強的共振輻射噪聲，從而使隔聲曲線形成一個個的波谷。在這個頻段中，阻尼也會影響幅值的高低。阻尼越大，共振的強度越小，從而改變透聲的能力。
?在質量控制區中，隔聲量由板件的面密度決定。隔聲曲線相對平滑，每倍頻增加6dB。
?在吻合控制區中，由于聲波波長和結構的彎曲波波長相當，會出現橫波共振，從而透射大量的聲能量，產生隔聲的低谷。吻合控制區的存在對隔聲造成較大影響。
展開 設計仿真 | 基于ODYSSEE & Actran快速實現結構隔聲量預測和優化
前 言
關于隔聲問題及實驗測量方法
隔聲問題及實驗測量方法隔聲問題，一般討論的是物體一側的聲波透過物體傳遞到另外一側的問題。隔聲越好，消聲作用越強，物體另一側透過的聲音越小。隔聲的定量描述，即聲學透射系數tI的倒數，實用中常用分貝來度量，表達如下：
TL=10log10(1/tI)
實驗測量時，則需要在專業的聲學實驗室中進行。下圖是兩種專門用來測量隔聲量的實驗室。
圖1實驗室一：混響室+（半）消聲室
圖2實驗室二：混響室+混響室
將實驗待測試件安裝于兩個聲學實驗室共有的墻壁中，測量發聲室一側入射到試件上的聲功率和受聲室一側的透射聲功率，就可以由隔聲量的計算公式推導出試件的隔聲量。
板件的典型的隔聲量曲線如圖 3所示。
圖3典型隔聲曲線
隔聲量一般是隨頻率變化的?？偟膩碚f，隔聲性能隨頻率升高而提高。但是在各個頻率段中，隔聲性能又由不同因素影響和決定。通常，我們將這些頻段從低到高分為：剛度控制區、共振控制區、質量控制區和吻合控制區。
?在剛度控制區中，剛度決定隔聲的大小，剛度越大，隔聲越好。例如四邊固支的板要比四邊自由的隔聲量高。
?在共振控制區中，入射波的頻率與板件共振頻率接近，產生強的共振輻射噪聲，從而使隔聲曲線形成一個個的波谷。在這個頻段中，阻尼也會影響幅值的高低。阻尼越大，共振的強度越小，從而改變透聲的能力。
?在質量控制區中，隔聲量由板件的面密度決定。隔聲曲線相對平滑，每倍頻增加6dB。
?在吻合控制區中，由于聲波波長和結構的彎曲波波長相當，會出現橫波共振，從而透射大量的聲能量，產生隔聲的低谷。吻合控制區的存在對隔聲造成較大影響。雖然較高的結構阻尼可以提高這個頻率段的隔聲量，但最好是讓吻合控制區避開主要的噪聲源頻率。
展開 