光機熱的案例
基于 Ansys 軟件的光機熱耦合解決方案
八月底，熱門話題【基于 Ansys 軟件的光機熱耦合解決方案】研討會即將開啟！
研討會預告
研討會大綱
光機熱集成分析背景
光學系統集成 STOP 分析流程
Ansys Mechanical 軟件介紹
Ansys Zemax STAR 模塊介紹
案例：大功率激光系統的 STOP 分析
研討會信息
主題：基于 Ansys 軟件的光機熱耦合解決方案
時間：2023年8月29日 15:00-16:00
主辦方：武漢宇熠科技有限公司
參與方式：騰訊會議
費用：免費
如您對本次研討會有興趣，可長按識別上方二維碼，即刻報名（名額有限，額滿即止。）
另外，我們針對本次研討會創建了交流群，歡迎聯系工作人員申請進群！
展開 紅外物鏡設計難點突破？OAS 軟件仿真實現高性能成像
本項目基于 OAS 光學軟件，通過光機熱一體化建模與多維度性能優化，構建高性能紅外物鏡方案，突破傳統紅外物鏡設計中像差校正難、雜散光干擾大、環境適應性弱等瓶頸。
案例設置與操作
模型構建
依托 OAS 光學元件數據庫，精準導入紅外物鏡核心組件參數，完成透鏡系統、遮光結構、鏡筒等模型搭建。利用 OAS 內置輕量化 CAD 核心，實現光學透鏡與機械結構的一體化建模，結合紅外光學材料特性完成材料賦值，精準控制透鏡同軸度公差≤0.001mm，避免機械結構對紅外光路的遮擋與干擾，同時構建光機熱耦合模型，模擬不同溫度環境下的結構變形影響。
參數配置
以高分辨率、寬溫域適配為核心目標，設定紅外波段光學性能參數、結構空間適配參數、極端環境適配參數。通過 OAS 實時光路預覽與序列 / 非序列光線追跡功能，動態優化透鏡面形、鏡組間距及遮光結構尺寸，確保在紅外探測的典型波段內，物鏡在 - 40℃~60℃溫域下均能滿足成像需求。
展開 免費線上培訓 | 《光機設計與仿真集成》
隨著信息技術的飛速發展和光學器件的廣泛應用，光機技術結合已經滲透到各個行業領域，包括通信、醫療、軍事、能源等，對于光學系統與機械系統集成化的設計需求日益增加。
為幫助光機設計的小伙伴能夠更加深入了解光機相關知識，武漢墨光將于09月07日開展《光機設計與仿真集成》免費線上培訓，理論結合實操，帶大家熟悉 APEX 及SolidWorks 軟件的配合操作，更為直觀的學習了解具體操作流程。以下是本次培訓的具體介紹：
培訓主題
光機設計與仿真集成
培訓大綱
· 光機設計結合和 SolidWorks 介紹；
· 光機設計和 SolidWorks 建模方法；
· 基于 SolidWorks 特征參數化建模；
· 光機集成系統分析流程概述；
· 基于 SolidWorks Simulation 的光機熱仿真；
· 光機熱仿真 SolidWorks Simulation 的參數特性；
· 光機熱集成設計；
· 基于 SolidWorks Simulation 的光機設計驗證；
· APEX 的操作流程
培訓詳情
舉辦單位：武漢墨光科技有限公司
培訓講師：武漢墨光科技機械仿真工程師
培訓時間：2023年09月07日（09:00-12:00）
報名方式：評論留言即可報名參加培訓
溫馨小提示
本次培訓名額有限，請評論留言添加工作人員微信咨詢。
咨詢電話：13396044940
展開 Zemax案例 | 基于Zemax的安防鏡頭無熱化設計
測試通過真空熱室模擬?40℃~80℃環境，避免冷凝與設備自身熱變形干擾，測量結果如表2所示。從表2中的法蘭焦距可知，鏡頭低溫離焦量為?18μm，高溫離焦量為15μm，與光機熱集成仿真的結果基本一致，充分驗證了光機熱集成仿真方法的可靠性，也彰顯了Zemax在光學性能預判計算中的高精度優勢。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/b314cae1fbff4c6b8bfc58b6c4d88b0b"></p><p class="ql-align-center">表2 鏡頭高低溫法蘭焦距測量結果</p><p><strong>結語</strong></p><p>本研究通過Zemax實現安防鏡頭在?40℃~80℃環境下的穩定成像，凸顯了Zemax OpticStudio在光機熱集成分析中的核心應用價值，其核心價值體現在三大維度：</p><p>1）<strong>跨領域數據耦合能力</strong>：STAR模塊打破了有限元分析與光學仿真的技術壁壘，實現結構變形數據向光學性能的準確轉化，解決了傳統設計“結構-光學”脫節的痛點。</p><p>2）<strong>高精度性能預估能力</strong>：通過Zernike多項式擬合與MTF曲線分析，可量化溫度載荷對成像質量的影響，為優化設計提供準確方向，大幅縮短研發周期——本研究通過迭代仿真將鏡頭離焦量控制在設計閾值內，避免了多次物理樣機試制的成本浪費。
展開 
活動預告 | 10月Ansys渠道合作伙伴培訓與研討會
本方案利用 Ansys Mechanical 軟件，對焊球進行熱-力耦合仿真，分析其在溫度循環過程中產生的塑性應變與應力。進一步結合疲勞分析理論，評估焊球的疲勞壽命，從而識別潛在失效風險，提升產品耐用性。
介紹基于 Ansys Mechanical 軟件的芯片焊球溫循疲勞分析解決方案。該方案通過熱-結構順序耦合，精確模擬焊球在溫度循環載荷下的應力應變響應，介紹相關 ANAND 本構模型，并運用疲勞模型（如 Coffin-Manson）預測其疲勞壽命，為產品可靠性設計與優化提供關鍵依據。
時間：10月21日，10:00-11:00
合作伙伴：莎益博工程系統開發（上海）有限公司
地點：線上
費用：免費
立即報名
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10月23日 | Ansys Zemax 基礎成像設計+光機熱耦合分析培訓課程
簡介：Zemax作為光學設計軟件業界引領者，一直在為技術進步，助力創新而努力。 在加強自身傳統成像系統設計優勢的同時，更是迎接前沿熱門光學系統設計帶來的挑戰。通過OpticStudio（含Star Module）、 OpticsBuilder系列產品的組合，重新優化了工作流程，幫助工程師實現更好的設計，更快地推出產品進入市場。尤其是新開發的Star模塊用于光機熱耦合分析，引入的RCWA算法計算衍射光柵耦合效率用于優化AR系統等，使得Zemax整體功能更加強大。
本次課程編排讓廣大光學設計師從認識Zemax基本界面、首次建模透鏡開始，逐步學習雙膠合透鏡、雙高斯鏡頭的設計與優化以及圖像模擬分析功能，最后再進一步提升到運用Zemax Star模塊結合FEA分析軟件進行光機熱耦合分析的教學，以應對存在不均勻結構形變與溫度分布對鏡頭成像性能影響的應用場景，并進一步指導改進優化系統。
展開 Ansys宣布收購Zemax，光學戰略布局再度強化！
方向三：光機熱跨學科聯合仿真
在以往，成像光學鏡頭、光學傳感器、激光通信、顯微光刻等產品的研發中都有對光機熱跨學科仿真的需求，一旦收購后Zemax接入到Ansys Workbench當中，這種綜合全面的解決方案能夠簡化工作流程，使光電、光學、機械和制造工程師之間的溝通更加順暢，從而幫助用戶更快地開發出最佳設計。例如汽車頭燈的聯合仿真、光學鏡頭的溫漂對成像結果影響的仿真、光機系統的雜散光仿真都會到達一個前所未有的新高度。
出色的優化能力
光學仿真中的優化是研發流程中削減成本、縮短設計周期非常關鍵的環節。在成像光學中大體的思路為通過改變系統參數值，使評價函數減小，從而提高系統性能。但是無論采用哪種算法，例如 Damped Least Square（DLS）、Orthogonal Descent（OD）、還是Genetic Algorithm（GA）都有它自身的局限性。
作為一種靈活、用戶友好型的專業優化軟件工具，Ansys optiSLang利用優秀的算法，配合最佳元模型(MOP)方法，可以幫助光學用戶有效解決具有挑戰性的RDO任務。
截至目前optiSLang與Speos、Lumerical、Zemax都有過產品優化的成功經驗。因此我們有理由相信，這一方式會得到廣泛的應用。
機遇與挑戰
筆者認為，無論是Speos、Lumerical還是Zemax，在其單獨分領域都有著非常輝煌的過去。Ansys需要思考的問題是，如何巧妙的把這些以往相對獨立的軟件在共同的平臺上實現快速整合，同時發揮每個產品的長處，增加用戶粘性，最終實現共贏。
展開 ?ansys 線上研討會（免費）
Ansys Zemax & Mechanical光機熱耦合分析 STAR 模塊介紹
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Ansys宣布收購Zemax，光學戰略布局再度強化！
方向三：光機熱跨學科聯合仿真
在以往，成像光學鏡頭、光學傳感器、激光通信、顯微光刻等產品的研發中都有對光機熱跨學科仿真的需求，一旦收購后Zemax接入到Ansys Workbench當中，這種綜合全面的解決方案能夠簡化工作流程，
使光電、光學、機械和制造工程師之間的溝通更加順暢，從而幫助用戶更快地開發出最佳設計。
例如汽車頭燈的聯合仿真、光學鏡頭的溫漂對成像結果影響的仿真、光機系統的雜散光仿真都會到達一個前所未有的新高度。
OOFELIE典型案例
能量是從100°C的熱凝視中提取的，目前的模擬考慮并耦合了以下效應。
1、 在流體域中流動
2、 流體介質與結構之間的共軛傳熱
3、 結構中的熱機效應
4、 結構中的熱電效應
這個瞬態分析提供了訪問：
1、 流體的壓力、溫度和速度分布
2、 溫度在結構中的分布
3、 熱機械變形在結構中分布較均勻
4、 裝置內部的電位分布
OOFELIE和ZEMAX之間用于研究高精度光學器件的工作流程演示
OOFELIE和ZEMAX之間用于研究高精度光學器件光機熱集成耦合仿真的工作流程演示
流固耦合案例演示
通過仿真，我們可以獲得：
加速度計的能量損耗；
優化諧振品質；
降低加速度計諧振頻率的熱應力。
我們可以利用OOFELIE::Multiphysics 將器件接入電路中，實現電路與物理場的耦合， OOFELIE::Multiphysics 軟件提供了EDA工具接口，實現數據的交換。
產品模塊
MEMS 微機電模塊
Vibroacoustic 振動聲學模塊
Electromagnetic 電磁模塊
Thermal Mechanics 熱力學模塊
Advanced Optics 高級光學模塊
原文鏈接
OOFELIE軟件在MEMS行業中的應用
聯系我們
展開 SigFit—光-機-熱耦合分析工具
美國Sigmadyne公司的SigFit軟件是光機熱耦合分析工具，可以將有限元分析得到的光學表面變形等結果文件通過多項式擬合或插值轉化為光學分析軟件的輸入文件，還可實現動態響應分析、光程差分析、設計優化、主動控制/自適應控制光學系統的促動器布局及優化等。SigFit幫助用戶解決了不同學科間的數據傳遞難題，可很大程度上縮短研發周期，節省研發成本，有效提升光學設計仿真精度，提高光機產品的成像質量與環境適應性。目前，SigFit已廣泛應用于成像光學鏡頭、光學傳感器、激光通信、顯微光刻等高精密光學產品的研發。
產品介紹
基本功能
? 面型擬合：將熱與機械分析得到的溫度、應力及面形變化等分析結果導入SigFit，通過多項式擬合或插值，轉換為光學分析軟件可以讀取的格式，直接在光學分析軟件中考慮系統受到外界熱、機械作用后的光學性能變化。
高級功能
? 主動控制：分析光學面形RMS值隨激勵源數目的變化關系，分析如何布置激勵源使光學表面RMS值盡可能小，為施加激勵源的位置和大小提供參考；根據一定約束自動優化、計算施加激勵源的位置。
? 動態響應：基于有限元固有頻率分析結果，通過用戶在SigFit中指定的激勵載荷和阻尼等計算，面形由于諧波振動/隨機振動/瞬態載荷引起的剛體位移、曲率變化、RMS誤差、傳遞函數變化、LOS晃動及各階模態對RMS的影響。該模塊可幫助用戶將機械振動與光學性能分析指標聯系起來，對于光學透鏡組有重要的意義，可預測不同工況下對光學成像鏡頭組成像影響較大的模態，為設計提供參考，有效提升光機系統環境適應性。
展開 SigFit—光-機-熱耦合分析工具
美國Sigmadyne公司的SigFit軟件是光機熱耦合分析工具，可以將有限元分析得到的光學表面變形等結果文件通過多項式擬合或插值轉化為光學分析軟件的輸入文件，還可實現動態響應分析、光程差分析、設計優化、主動控制/自適應控制光學系統的促動器布局及優化等。SigFit幫助用戶解決了不同學科間的數據傳遞難題，可大大縮短研發周期，節省研發成本，有效提升光學設計仿真精度，提高光機產品的成像質量與環境適應性。目前，SigFit已廣泛應用于成像光學鏡頭、光學傳感器、激光通信、顯微光刻等高精密光學產品的研發。
產品介紹
? 基本功能
? 面形擬合：
將熱與機械分析得到的溫度、應力及面形變化等分析結果導入SigFit，通過多項式擬合或插值，轉換為光學分析軟件可以讀取的格式，直接在光學分析軟件中考慮系統受到外界熱、機械作用后的光學性能變化。
▼多項式擬合：將多種輸入格式的數據擬合為多項式，擬合類型包括標準和邊緣Zernike多項式、非球面多項式、XY多項式等九種格式；
▼表面變形插值：將光學測試的試驗數據或有限元仿真的網格數據插值為一個數組或者另一種網格結果，以用于仿真預測結果與光學測試結果的對比，或用于擬合Zernike多項式無法準確描述的光學表面變形。
該模塊可以很好地解決光學成像鏡頭組在不同學科間數據傳遞的難題。
? 高級功能
? 主動控制：
分析光學面形RMS值隨激勵源數目的變化關系，分析如何布置激勵源使光學表面RMS值盡可能小，為施加激勵源的位置和大小提供參考；根據一定約束自動優化、計算施加激勵源的位置。
展開 
CAE仿真技術應用10大挑戰
7、多場耦合分析
在解決復雜仿真問題的過程中，涉及到多物理場耦合分析的問題，如流固耦合問題、光機熱耦合問題，這對于單純提供某個領域仿真技術的CAE廠商而言，是一個巨大挑戰。
8、研發組織架構如何支持仿真驅動設計
在制造企業傳統的產品研發流程當中，仿真技術人員往往屬于一個專門的部門。如何在企業中將仿真技術真正融入產品研發流程當中，調整研發部門的組織架構和研發組織體系，使仿真分析工程師與設計、工藝和制造工程師協同工作，實現從事多個學科虛擬仿真的工程師之間的協作，真正實現仿真驅動設計，是一個巨大的挑戰。另外，如何在上下游企業之間進行虛擬仿真的協同，則更是一個難題。
9、仿真軟件與優化軟件的結合
仿真軟件只能完成仿真計算，卻不能解決優化問題，應用虛擬仿真軟件是一個試錯過程。因此，仿真技術如何與優化技術有效結合，是一個重要挑戰。
10、仿真技術如何跟上計算機硬件技術發展
目前，多核CPU、GPU、刀片工作站等硬件技術發展迅速，如何將多核CPU、HPC、并行計算等新興技術與仿真技術相結合，以提高仿真的效率，同樣是一個重要挑戰。
全球CAE技術發展和應用的焦點已經從單元技術的提升轉向對整個仿真流程、乃至整個研發過程管理的提升。面對這十大挑戰，能否給出明確而完整的解答，將決定CAE廠商未來在全球CAE市場的競爭力。
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展開 光學系統 | 借助Ansys Zemax從概念到立方體衛星光機械設計（2）
本博客系列闡述了如何使用Ansys Zemax軟件將立方體衛星從最初的光學設計轉變為光機械封裝，以便進行光機熱耦合系統性能（STOP）分析。
在設計了光學系統后，可以對有效載荷的光機械進行建模。通過Creo Parametric中的Ansys Zemax OpticsBuilder，將光學模型導出到計算機輔助設計（CAD）環境的過程變得簡化而直觀。OpticsBuilder通過為每個光學組件生成原生幾何結構，將光學模型引入Creo。借助OpticsBuilder，光學仿真也可以直接在Creo中運行，從而減少在光學設計工具和CAD軟件之間傳輸光學系統的情況。這有助于提高工程效率。
將光學設計導出到OpticsBuilder中
在第一部分內容中，最初的光學設計是針對立方體衛星而建模的。光學設計完成后，需要設計光機械以將光學元件保持在合適的容差范圍內。為了在我們的系統中輕松構建光機械，光學設計可以通過OpticsBuilder從Ansys OpticStudio導出到CAD環境。
如要導出光學設計，可以使用OpticStudio中的Prepare for OpticsBuilder工具。導出時，OpticStudio會將所有相關信息打包到.ZBD文件中，并為您自動執行一些任務。如欲了解有關Prepare for OpticsBuilder工具的更多信息，請閱讀Ansys Zemax網站上相應的知識庫文章。
展開 預告 | Ansys渠道合作伙伴5月活動一覽
Ansys Icepak正是應對這一嚴峻挑戰的權威仿真工具，Icepak提供了從芯片級、板級、模塊級到系統機箱級乃至外部環境級的完整熱仿真能力，通過Ansys Icepak，工程師可以在產品概念修改的串行模式式氣/液體冷卻、熱傳導、熱輻射及共軛傳熱等多種熱現象，評估散熱方案（如熱管、均溫板、風扇、散熱器）的有效性，優化組件布局與風道設計。在降低成本與風險的同時，大幅提升產品的熱可靠性、性能極限及市場競爭力。
本課程面向具備一定Ansys Icepak基礎的用戶（無基礎用戶可先學習2月份發布的Ansys Icepak入門課程），課程目標是構建Ansys Icepak詳細PCB走線模型，學習如何導入ECAD文件進入Icepak并進行仿真的方法，熟悉網格劃分、仿真設置及求解和后處理的基本操作。通過此次課程的學習，你將加深Ansys Icepak的理解，掌握詳細PCB走線模型的電子熱仿真的仿真能力。
時間：5月29日，15:30-16:30
合作伙伴：廣州互達科技有限公司
地點： 線上
費用： 免費
點擊了解詳情
展開 Ansys 2023全球仿真大會 | 大會特邀演講嘉賓一覽
陳團海 | 中海石油氣電集團有限責任公司技術專家，資深工程師
演講主題：仿真技術在全球首座懸臂式基礎27萬方LNG儲罐中的應用
劉乃毅 | 安似科技重工行業銷售總監
演講主題：工業裝備專題分會場歡迎致辭
劉丙權 | 安似科技主任工程師
演講主題：Ansys工業裝備數字化進展
黃建華 | 徐工協同仿真中心常務副主任
演講主題：工程機械流體仿真應用研究進展
雷新軍 | 三一汽車制造有限公司數字仿真研究院副院長
演講主題：電動專用車電磁兼容故障分析及改進實踐
李本懷 | 中車長春軌道客車股份有限公司軌道交通車輛系統集成實驗室 首席設計專家
演講主題：LS-DYNA在軌道車輛耐撞設計中的應用
楊帆 | 安似科技高級產品專家
演講主題：數字孿生驅動工業裝備數字化轉型
胡皓勝 | 安似科技高級應用工程師
演講主題：Ansys多物理場光機熱耦合整體解決方案
展開 