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熱效應的案例

效應對高速圓錐動靜壓軸承靜特性的影響
可知,端泄流量隨轉速及偏心率的增大而增大;計入熱效應后,潤滑油黏度降低,端泄流量增大,且轉速越高變化越顯著。例如ε=0.6、n=8 000 r/min時,等溫模型下的量綱一端泄流量為19.73,計入熱效應后量綱一端泄流量為22.90,增幅達16.07%;ε=0.6、n=12 000 r/min時,等溫模型下的量綱一端泄流量為23.24,計入熱效應后量綱一端泄流量為29.97,增幅達28.96%。 圖12 端泄流量隨偏心率的變化 Fig 12 End discharge varies with eccentricity ratio 3.4.4 摩擦力 圖13示出了不同轉速下摩擦力隨偏心率的變化規律。可知,摩擦力隨偏心率及轉速的增大而增大;計入熱效應后,潤滑油黏度降低,摩擦因數減小,引起摩擦力減小,且轉速越高變化越顯著。例如ε=0.6、n=8 000 r/min時,等溫模型下的量綱一摩擦力為14.84,計入熱效應后量綱一摩擦力為13.10,減幅達11.73%;ε=0.6、n=12 000 r/min時,等溫模型下的量綱一摩擦力為22.29,計入熱效應后量綱一摩擦力為18.77,減幅達15.80%。
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RP 系列激光分析設計軟件 | 如何處理仿真中的透鏡效應
在許多激光器或放大器設備中,透鏡起著重要的作用,因此應該在數值模擬中加以考慮。 在本文中,我首先簡要描述了透鏡的來源,然后向您展示如何在我們的軟件中處理這種效應。 什么是透鏡? 當激光增益介質(例如激光晶體)被泵浦時,通常會產生一些熱量,這些熱量隨后需要通過傳導帶走。因此不可避免地會在增益介質中形成溫度梯度。形成激光的透鏡效應與以下物理機制相關: 折射率與溫度相關。 晶體內部的機械應力也會改變折射率(光彈性效應)。 此外,機械應力會導致端面凸出,使激光晶體具有透鏡的形狀。 在一般情況下,首先提到的影響因素往往是最主要的。下圖顯示了一般情況下數值計算的溫度曲線。 圖1:模擬端面泵浦Nd:YAG棒的橫向泵浦強度分布(紅色)和分布(藍色)。溫度分布僅在晶體中心附近近似為拋物線,因此光束半徑等于泵浦光束半徑的激光模式將產生一些像差。 諧振腔設計中的透鏡效應 我們的諧振器設計軟件RP Resonator基于ABCD矩陣算法計算激光諧振腔的模式特性。(準確地說,它使用一種擴展矩陣(ABCDEF矩陣)來處理錯位影響,但這與我們的上下文無關。) 這里,只能處理拋物線形狀的透鏡效應,即沒有球差的透鏡效應。軟件可以很容易地定義透鏡效應的分布,例如,激光晶體被定義為一個“棱鏡”,因此可以指定參數n2,它是折射率的徑向相關性的二階系數:n(r)= n0-0.5n2r2 。 這個參數可以簡化為透鏡的屈光度除以晶體長度。 屈光度可以從別處得知,或者至少在簡化的情況下,可以用簡單的公式從耗散功率密度計算出。 一種常見的情況是提供一根至少在激光束體積內被均勻泵浦的圓柱形棒。 原則上,也可以將具有一定屈光力的薄透鏡插入到激光晶體的左側或右側,或者當將激光晶體分成兩部分時,插入到激光晶體的中間。
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RP Resonator 如何處理模擬中的透鏡效應
在許多激光或放大器器件中,透鏡效應起著重要的作用,因此在數值模擬中需要考慮透鏡效應。在這篇文章中,我們首先簡要描述透鏡的起源,然后向您展示如何在我們的軟件中處理這種效果。 什么是透鏡? 光晶體)被泵浦時,通常會產生一些熱量,這些熱量隨后需要通過傳導離開。因此,我們不可避免地在增益介質中得到一些溫度梯度。通過各種物理機制,它們可以對激光產生一些透鏡效應: 折射率與溫度有關。 晶體內部的機械應力也會改變折射率(光彈性效應)。 此外,機械應力會導致端面凸出,使激光晶體具有透鏡的形狀。 在典型情況下,前面提到的效應往往占主導地位。下圖是典型情況下數值計算的溫度分布。 圖1:橫向泵浦強度分布(紅色)和剖面(藍色),模擬了端泵Nd:YAG棒。僅在晶體中心附近溫度分布近似為拋物線形,因此當光束半徑與泵浦光半徑相等時,激光模式會產生一些像差。 諧振腔設計中的透鏡 我們的諧振腔設計軟件RP Resonator 基于ABCD矩陣算法計算激光諧振腔的模態特性。(確切地說,它也使用了一些擴展矩陣(ABCDEF矩陣)來處理錯位效應,但這與我們今天的上下文無關。)在這里,只有具有拋物線形狀的透鏡效應,即沒有球面像差的透鏡效應,才能得到治療。該軟件可以很容易地引入分布式透鏡效應。例如,激光晶體被定義為一個“棱鏡”,對于這個棱鏡,我們可以指定一個參數n2,它是折射率徑向相關的二階系數:n(r)?=?n0???0.5?n2?r2.。這個參數就是透鏡的屈光度除以晶體長度。屈光功率可以從其他地方知道,或者至少在簡單情況下可以用一個簡單的公式從耗散功率密度計算出來。一種常見的情況是提供一個至少在激光束體積內均勻泵浦的圓柱桿。
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轉子通過臨界轉速時碰摩效應對振動特性的影響
轉子通過臨界轉速時碰摩熱效應對振動特性的影響<BR><Font color=#FF0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2006-09-25 08:32:38被malong評為3星級,為發貼者加分60。</Font><BR><Font color=#FF0000><B>點評:</B></Font> 轉子通過臨界轉速時碰摩熱效應對振動特性的影響.pdf
熱效應圖1
一種基于效應下荷載-位移曲線確定FRP-鋼混凝土粘結滑移關系的新方法 ¥1.99
</p><p>(3) <strong>說明過度平滑對物理特征的削弱效應</strong></p><p>當平滑強度過大時,雖然曲線更加光滑,但峰值剪應力、初始剛度等關鍵特征會被低估,導致界面力學性能被“過度平均化”,影響參數識別精度。</p><p>(4) <strong>強調合理平滑參數選擇對工程應用的重要性</strong></p><p>圖4表明,適當的平滑處理能夠在抑制噪聲與保持物理真實性之間取得平衡,是保證本文反演方法穩定性和工程可用性的關鍵步驟之一。</p><p>總體來看,圖4從數據處理層面驗證了本文方法的工程實用邊界,說明bond–slip反演精度不僅取決于理論模型,也高度依賴于輸入曲線的質量與預處理策略。</p><p>三、與實驗對比</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202601/9395db4701eba46fb3afcc7e0ef50e51.png"></p><p>圖5兩種方法的實驗數據對比:(a)界面剪切剛度;(b)極限剪應力;(c)界面斷裂能</p><p>圖5中與實驗結果的對比主要用于驗證本文提出的反演方法在考慮熱效應條件下對實際試驗數據的適用性和準確性。從圖中可以看出,采用本文方法并同時考慮變形不相容效應得到的bond–slip曲線,與實驗中通過應變測量反演得到的參考結果在整體曲線形態、初始剛度區間以及峰值剪應力位置方面具有較好一致性,說明該方法能夠較準確地重構界面真實力學行為。相比之下,若在反演過程中忽略溫度影響,得到的bond–slip曲線與實驗結果之間存在明顯偏差,尤其在曲線起始階段和峰值區域表現更為突出,反映出熱效應會對界面初始受力狀態和極限承載能力產生顯著影響。該對比結果表明,將熱效應納入反演模型不僅提高了與實驗結果的一致性,也增強了方法在實際工程環境條件下的可靠性與適用性。
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仿真實例:復材的雷擊直接效應仿真(仿真部分)
作者 | Wang Yuanteng 上期我們介紹了雷擊直接效應仿真電磁部分,設置了磁場、電流及歐姆損耗監視器并拿到了相應的結果。為了計算雷擊所產生的熱效應,我們將使用瞬態求解器Transient Thermal Solver進行計算。另外,還需考慮到熱源,下面我們具體來看是如何進行仿真的。 1.在電磁仿真工程上設置avg_ohmic_loss監視器。這里我們設定計算0-1μs的熱效應,因此設置10個起始點不同,時間長度0.1μs的監視器。 在后處理設置Thermal>thermal loss calculation 點擊開始仿真。 拿到avg_ohmic_loss仿真結果之一如下: 2.創建仿真,單擊Simulation Project>All Block as 3D Model,在彈出對話框輸入名稱及選擇工程和求解器類型。 3.在新工程中設置Sources and Loads>Thermal Losses,只需在Project中選中原電磁仿真工程,Source field和loss等信息自動被填寫,選擇value將我們設置的10個avg_ohmic_loss一一導入。 4.求解器設置。將Simulation duration設為1μs,假設環境溫度為-50℃(1萬米高空)。 設置激勵,勾選所有熱源,依次設置Time shift(如下),點擊signal>new signal建立hold信號,保持時間0.1μs。 選擇通過Preview可以看到不同時間在激勵不同熱源。
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案例40-具有效應的形狀記憶合金(SMA)
移除位移后,將載荷施加到整個模型上。 分析和求解控制 在啟用大變形(NLGEOM,ON)的情況下執行非線性靜態分析。施加機械載荷后,在三個步驟(4-6)上施加熱載荷,以加快收斂。 在步驟4中,溫度從297 K增加到311 K。當溫度低于T0時,收斂很快實現。 在步驟5中,溫度再次從311K升高到324K。在該步驟中不發生主要相變,因此再次快速實現收斂。 在步驟6中,溫度升高到324 K以上,并且發生形狀記憶效應,因此收斂較慢。 結果和討論 以下是中心點A的位移: 下圖顯示了每個步驟中墊片的變形情況: 在步驟2中,位移為4.5mm,應力為1994 MPa。彈性恢復后,峰值位移降至3.0mm,應力為579MPa。在最后一步中,位移和應力接近零,表明墊片已恢復其原始形狀。 模擬準確地描述了墊片在載荷下(步驟2)、彈性恢復期間(步驟3)和由于SMA熱效應的完全恢復(步驟6)。 彈簧致動器的仿真 由于其大應變能力和高力重比,SMA被廣泛用作各種行業中的緊湊、柔性致動器。例如,SMA可以用作低溫冷卻器的橋、渦輪機械的可變面積排氣噴嘴和葉片罩的主動間隙控制中的組合傳感器致動器。一家著名的飛機制造商已將SMA集成到其可變幾何形狀的V形中,以控制發動機噪音。 在這個問題中,模擬由于形狀記憶效應,垂直螺旋彈簧重復其雙向運動。 問題描述 使用兩種不同的模型(BEAM188單元模型和SOLID185單元模型)模擬了具有形狀記憶效應的垂直螺旋彈簧。 彈簧在250 K的溫度下以馬氏體狀態加載1830 N的重量,然后加熱至400 K。在升高的溫度下,彈簧提升重量。然后將彈簧冷卻回250 K并再次拉伸。
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7/30 先進芯片設計中效應的可靠性分析
內容簡介: 在先進工藝下,隨著芯片規模與功耗密度的提高,考慮熱效應的可靠性分析成為了Sign-off標準的一環。Ansys通過先進的模型提供芯片,封裝和系統聯合的分析方案,Ansys已經與各大主流Foundry合作,在分析領域處于行業領先地位。 講師簡介: 張書強,Ansys中國半導體事業部技術支持經理。自2010年加入Ansys以來,一直從事芯片-封裝-系統協同設計和協同仿真領域的技術支持工作。主要研究領域:芯片-封裝-系統電源/信號/完整性協同仿真分析,芯片功耗噪聲簽核分析。 報名鏈接:http://event.31huiyi.com/1896188284/index?c=jishulink
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GLAD:透射元件中由效應導致的波前畸變
模擬結果 初始狀態時玻璃窗口和圓環的溫度為30度,壓縮空氣為25度,并通過“thermal/settle”命令實現了傳導和對流。壓縮空氣向內流動對窗口冷卻,內部熱源在窗口的中心位置開始發出熱量。對于相距0.1cm的兩個陣列點,材料的時間常數分別為:玻璃,2秒;鋁,0.0043秒;壓縮空氣,12.2秒。鋁的導率非常高,熱量不斷地向空氣中擴散。在5秒時,內部熱源的影響幾乎觀察不到,但是在20秒時已經非常的明顯了。當時間達到150秒時內部熱源的加熱與壓縮空氣的冷卻達到了一個穩定平衡的狀態。 本例介紹了一個玻璃窗口被一個金屬鋁環包圍,并通過壓縮空氣對其進行降溫。“thermal/material/add”命令可以將三種材料的分布整合在一個數據矩陣中。GLAD通過特定材料的名稱在MATLIB中實現對各種材料的調用。在每個區域,一共可以定義4種材料。光學材料中,虛部包含了內部的熱源分布。流體中,虛部包含了傳導常數分布。 系統描述 GLAD中支持三種材料,分別為光學材料、固體非光學材料和流體。光學材料包含了一個內部熱源分布,可以對閃光燈泵浦類似的熱效應進行建模。表征光學材料的參數包括導率、密度容積、折射率以及折射率的1階、2階導數,以及膨脹系數。固體非光學材料只具有性質。流體通過一個對流系數表征,并假設流體會保持它的溫度不變,即流體中的熱能是不守恒的。 透射率元件中的致波前畸變主要包括兩個部分:(1)由折射率變化導致波前畸變以以及(2)由溫度導致的厚度變化所引起的波前畸變。
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GLAD:透射元件中由效應導致的波前畸變
概述 透射率元件中的致波前畸變主要包括兩個部分:(1)由折射率變化導致波前畸變以以及(2)由溫度導致的厚度變化所引起的波前畸變。 GLAD中支持三種材料,分別為光學材料、固體非光學材料和流體。光學材料包含了一個內部熱源分布,可以對閃光燈泵浦類似的熱效應進行建模。表征光學材料的參數包括導率、密度容積、折射率以及折射率的1階、2階導數,以及膨脹系數。固體非光學材料只具有性質。流體通過一個對流系數表征,并假設流體會保持它的溫度不變,即流體中的熱能是不守恒的。 系統描述 本例介紹了一個玻璃窗口被一個金屬鋁環包圍,并通過壓縮空氣對其進行降溫。“thermal/material/add”命令可以將三種材料的分布整合在一個數據矩陣中。GLAD通過特定材料的名稱在MATLIB中實現對各種材料的調用。在每個區域,一共可以定義4種材料。光學材料中,虛部包含了內部的熱源分布。流體中,虛部包含了傳導常數分布。 初始狀態時玻璃窗口和圓環的溫度為30度,壓縮空氣為25度,并通過“thermal/settle”命令實現了傳導和對流。壓縮空氣向內流動對窗口冷卻,內部熱源在窗口的中心位置開始發出熱量。對于相距0.1cm的兩個陣列點,材料的時間常數分別為:玻璃,2秒;鋁,0.0043秒;壓縮空氣,12.2秒。鋁的導率非常高,熱量不斷地向空氣中擴散。在5秒時,內部熱源的影響幾乎觀察不到,但是在20秒時已經非常的明顯了。當時間達到150秒時內部熱源的加熱與壓縮空氣的冷卻達到了一個穩定平衡的狀態。
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GLAD:透射元件中由效應導致的波前畸變
概述 透射率元件中的致波前畸變主要包括兩個部分:(1)由折射率變化導致波前畸變以以及(2)由溫度導致的厚度變化所引起的波前畸變。GLAD中支持三種材料,分別為光學材料、固體非光學材料和流體。光學材料包含了一個內部熱源分布,可以對閃光燈泵浦類似的熱效應進行建模。表征光學材料的參數包括導率、密度容積、折射率以及折射率的1階、2階導數,以及膨脹系數。固體非光學材料只具有性質。流體通過一個對流系數表征,并假設流體會保持它的溫度不變,即流體中的熱能是不守恒的。 系統描述 本例介紹了一個玻璃窗口被一個金屬鋁環包圍,并通過壓縮空氣對其進行降溫。“thermal/material/add”命令可以將三種材料的分布整合在一個數據矩陣中。GLAD通過特定材料的名稱在MATLIB中實現對各種材料的調用。在每個區域,一共可以定義4種材料。光學材料中,虛部包含了內部的熱源分布。流體中,虛部包含了傳導常數分布。 初始狀態時玻璃窗口和圓環的溫度為30度,壓縮空氣為25度,并通過“thermal/settle”命令實現了傳導和對流。壓縮空氣向內流動對窗口冷卻,內部熱源在窗口的中心位置開始發出熱量。對于相距0.1cm的兩個陣列點,材料的時間常數分別為:玻璃,2秒;鋁,0.0043秒;壓縮空氣,12.2秒。鋁的導率非常高,熱量不斷地向空氣中擴散。在5秒時,內部熱源的影響幾乎觀察不到,但是在20秒時已經非常的明顯了。當時間達到150秒時內部熱源的加熱與壓縮空氣的冷卻達到了一個穩定平衡的狀態。 模擬結果 圖1.初始設定的材料分布情況 圖2.初始設定的溫度分布情況 圖3.5秒時的溫度分布 圖4.20秒時的溫度分布 圖5.150秒時(穩態)的溫度分布
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熱效應圖2
Ansys | 基于效應的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
形狀記憶合金(SMA)能夠在發生大變形后不產生殘余應變(偽彈性),并且可以通過溫度變化從大變形中恢復(形狀記憶效應)。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。 目標 熟悉形狀記憶合金 理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程 建模步驟 1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統。定義形狀記憶合金的材料屬性(表 1)。 表 1. 脊柱間隔器材料屬性 2、導入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性,僅創建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進行網格劃分。 圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖 3、定義分析設置和邊界條件。共創建六個分析步。 3.1 第一步,在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器;第二步開始時,移除位移,使間隔器可以自由變形。 3.2 從第三步開始施加熱載荷,溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間,由于未發生相變,間隔器的形狀保持不變。第四步,溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃,由于此步中未發生主要的相變,計算再次快速收斂。第五步,溫度升高到 51.85℃,收斂速度變慢,大部分形狀恢復發生在此步中。第六步,將溫度冷卻至 37.85℃,間隔器的形狀保持不變。 圖 2. 溫度條件示意圖 4、運行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應力云圖如圖3所示。 圖 3.
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Ansys | 基于效應的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
形狀記憶合金(SMA)能夠在發生大變形后不產生殘余應變(偽彈性),并且可以通過溫度變化從大變形中恢復(形狀記憶效應)。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。 目標 熟悉形狀記憶合金 理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程 建模步驟 1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統。定義形狀記憶合金的材料屬性(表 1)。 表 1. 脊柱間隔器材料屬性 2、導入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性,僅創建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進行網格劃分。 圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖 3、定義分析設置和邊界條件。共創建六個分析步。 3.1 第一步,在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器;第二步開始時,移除位移,使間隔器可以自由變形。 3.2 從第三步開始施加熱載荷,溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間,由于未發生相變,間隔器的形狀保持不變。第四步,溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃,由于此步中未發生主要的相變,計算再次快速收斂。第五步,溫度升高到 51.85℃,收斂速度變慢,大部分形狀恢復發生在此步中。第六步,將溫度冷卻至 37.85℃,間隔器的形狀保持不變。 圖 2. 溫度條件示意圖 4、運行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應力云圖如圖3所示。 圖 3.
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【Ansys線上直播回看】先進芯片設計中效應的可靠性分析
『點擊觀看直播回放』 在先進工藝下,隨著芯片規模與功耗密度的提高,考慮熱效應的可靠性分析成為了Sign-off標準的一環。Ansys通過先進的模型提供芯片,封裝和系統聯合的分析方案,Ansys已經與各大主流Foundry合作,在分析領域處于行業領先地位。 此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看,在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問,在此附上本場網絡直播錄播內容,供大家回看學習。 ▼▼▼2020 Ansys網絡研討會有獎反饋 - 可免費獲取本場錄播和講解資料,參與者均可獲得千元培訓券及技術鄰金幣獎勵! ▼▼▼“更多Ansys近期專題研討會” - 歡迎掃碼報名參加! 『或點擊此處進入報名通道』 立即提交作品參加Ansys“仿真的藝術”圖片作品大賽 為紀念公司成立50周年,Ansys于近期推出全新“仿真的藝術”圖片作品大賽,讓您有機會充分發揮自身超強的建模能力,開展巧奪天工的設計,并展示您精彩的作品。歡迎提交采用Ansys仿真解決方案制作的設計作品,可選擇的參賽仿真設計主題有16類,涵蓋主要物理領域和新興技術。 『或點擊此處進入報名通道』
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如何計算一個側面泵浦棒的簡單激光器諧振腔的透鏡效應
2.9 在模式圖中插入晶體 按住ALT鍵同時點擊模式圖的元件1和元件2之間的區域以插入一個棒,這時模式圖上會出現一個黃色的元件,代表透鏡晶體。元件1和元件2的表面也被分別修改為晶體的左右端面;而且它們之間的距離也被調整為晶體的長度。為了計算模形狀,每個FEA網格的ABCD矩陣和晶體端面的形變也通過算得的拋物線系數建立好了,并同腔端面的反射鏡矩陣相結合。然后所有的矩陣就可以相乘計算得到來回全程的ABCD矩陣,最后得到如圖15所示的高斯基模形狀。 圖15 3.修改腔參數 想要修改一個如圖15所示的由一個棒和兩個反射鏡構成的諧振腔的結構參數,LASCAD提供了很多工具。 你可以直接用圖下面的兩個箭頭來縮短和伸長模式圖。你可以點住末端的反射鏡然后用鼠標拖動它們。黃色的代表晶體的符號也可以用鼠標來拖動。 要插入一個附加的元件,可以按住SHIFT鍵同時點擊模式圖上你想要插入元件的地方,窗口“Insert Element”會彈出,在這個窗口里你可以定義元件的類型、焦距或者曲率半徑等。(附加信息參見手冊或者指南1)為了清除一個元件,把鼠標放在元件上,按下CTRL鍵,然后按鼠標左鍵。透鏡也可以用這種方法清除。 端面反射鏡的曲線也可以修改,通過改變在窗口“Parameter Field”中的“Type-Param”行里的相關條目即可。 另一個可以改變參數的操作如下:點擊窗口“Parameter Field”中的某一個框,然后移動模式圖下面的滑塊,可以改變相關參量,正如在手冊和快速漫游中描述的。要想研究透鏡效應對泵浦能量的依賴,如下所述:點擊“Parameter Field”窗口中的標簽“General”,然后在“Pump power for rescaling”框中輸入新的數值,所有的熱效應都是在原始泵浦能量和輸入值之間按比例線性調節的。
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