abaqus表面輪廓的案例
Abaqus中多相材料不規(guī)則表面輪廓提取
1 前言
在Abaqus切削仿真中，目前多采用二維正交模型來轉(zhuǎn)化和代替各種加工形式。目前對于Abaqus切削仿真的可查資料中，多是模型建立和一些注意事項，對于其后處理過程較少提及。加工表面的粗糙度是表面質(zhì)量評價的一項重要指標(biāo)，仿真得到的微觀結(jié)構(gòu)的細(xì)觀變化也是切削仿真的一大研究重點。因此，對切削表面的輪廓提取是有必要的。
在Abaqus中，在后處理過程中，輪廓提取可以采用多種方式，例如建立路徑和導(dǎo)出連續(xù)節(jié)點坐標(biāo)。但是多相材料建模通常采用不同的Part最后Assembly得到，建立路徑只能在獨立的Part中進(jìn)行。除此之外，網(wǎng)格劃分與一般的規(guī)則形狀得到的網(wǎng)格也不相同，多相材料劃分得到的網(wǎng)格往往并不規(guī)則，因此導(dǎo)出連續(xù)節(jié)點也是不現(xiàn)實的。因此，要想導(dǎo)出多相復(fù)合材料的表面輪廓需要尋求一種別的方式。
本篇小節(jié)只要針對多相復(fù)合材料的切削表面輪廓進(jìn)行講述，所使用的軟件包括Abaqus、AutoCAD、Excel和Origin。除了Abaqus切削仿真表面輪廓提取，也可對一些其它復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的輪廓提取做出指導(dǎo)意義。
2 提取過程
如圖1所示為所選擇的一個案例的最終切削結(jié)果，其中顆粒和基體是單獨的Part，切削表面并不平整。提取目標(biāo)既最上面的一條輪廓曲線。要求：其中某一條線的實際長度。
圖1 樣件的切削結(jié)果
第一步：在Abaqus Visualization界面下選擇命令Plot Deformed Shape，再點擊命令Render Model: Wireframe，得到如圖2所示的線框圖。
展開 三維輪廓儀測粗糙度：光學(xué)3D表面輪廓儀功能詳解
在精密制造領(lǐng)域，表面粗糙度的測量是確保產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。光學(xué)3D表面輪廓儀為這一需求提供了解決方案。
在半導(dǎo)體制造、3C電子、光學(xué)加工等高精度行業(yè)，表面粗糙度的測量精度直接影響到產(chǎn)品的性能和可靠性。SuperView W系列光學(xué)3D表面輪廓儀正是為了滿足這一需求而設(shè)計的。
產(chǎn)品特點
SuperView W系列光學(xué)3D表面輪廓儀采用了白光干涉技術(shù)，結(jié)合精密Z向掃描模塊和3D建模算法，能夠?qū)Ω鞣N精密器件及材料表面進(jìn)行亞納米級的測量。這種非接觸式的掃描方式不僅避免了對被測物體的損傷，還提供了高測量精度和重復(fù)性。
測量原理
該系列輪廓儀的工作原理基于光學(xué)干涉技術(shù)，通過白光LED作為光源，對被測物體表面進(jìn)行照射。由于白光具有寬廣的光譜，能夠提供更高的測量精度和分辨率。通過精密的Z向掃描，設(shè)備能夠捕捉到物體表面的微觀形貌，并利用3D建模算法重建出物體的3D圖像。
應(yīng)用領(lǐng)域
SuperView W系列光學(xué)3D表面輪廓儀的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括但不限于半導(dǎo)體制造、3C電子產(chǎn)品的玻璃屏、光學(xué)元件的曲率和輪廓尺寸測量、超精密加工、微納材料制造、汽車零部件以及航空航天和科研院所的研究工作。
性能特色
1. 高精度與高重復(fù)性：采用的光學(xué)干涉技術(shù)和精密Z向掃描模塊，確保了測量的高精度。
2. 環(huán)境噪聲檢測功能：能夠定量評估外界環(huán)境對測量的干擾，為設(shè)備調(diào)試和故障排查提供數(shù)據(jù)支持。
3. 精密操縱手柄：集成了X、Y、Z三個方向的位移調(diào)整功能，使得測量前的準(zhǔn)備工作更加快捷。
4. 雙重防撞保護(hù)措施：軟件和硬件雙重保護(hù)，最大限度降低操作風(fēng)險。
5.
展開 光學(xué)3D表面輪廓儀可以測金屬嗎？
光學(xué)3D表面輪廓儀是基于白光干涉技術(shù)，結(jié)合精密Z向掃描模塊、3D 建模算法等快速、準(zhǔn)確測量物體表面的形狀和輪廓的檢測儀器。它利用光學(xué)投射原理，通過光學(xué)傳感器對物體表面進(jìn)行掃描，并根據(jù)反射光的信息來重建物體的三維模型。這種測量方式具有非接觸性、高精度、高速度等優(yōu)點，非常適合用于金屬等材料的表面測量。
光學(xué)3D表面輪廓儀可以測量金屬的形狀、表面缺陷、幾何尺寸等多個方面：
1、形狀測量。光學(xué)3D表面輪廓儀可以快速、準(zhǔn)確地獲取金屬表面的曲率、凹凸等特征。
2、表面缺陷檢測。光學(xué)3D表面輪廓儀可以實時捕捉金屬表面的瑕疵、劃痕、凹陷等問題，以便及時修復(fù)和改進(jìn)。
3、幾何尺寸測量。光學(xué)3D表面輪廓儀可以測量金屬制品的長度、寬度、高度等維度參數(shù)。
除了測量金屬表面的形狀和輪廓外，光學(xué)3D表面輪廓儀還可以生成三維點云數(shù)據(jù)和色彩圖像，用于進(jìn)一步分析和展示：
1、三維點云數(shù)據(jù)可以用于進(jìn)行CAD模型比對、工藝分析等，幫助優(yōu)化生產(chǎn)流程和提高產(chǎn)品質(zhì)量；
2、色彩圖像可以直觀地展示金屬表面的紋理、顏色等特征，為審美評價和設(shè)計提供參考。
SuperViewW1能夠以優(yōu)于納米級的分辨率，測試各類表面并自動聚焦測量工件獲取2D，3D表面粗糙度、輪廓等一百余項參數(shù)，廣泛應(yīng)用于光學(xué)，半導(dǎo)體，材料，精密機(jī)械等等領(lǐng)域。
總之，光學(xué)3D表面輪廓儀在金屬測量方面應(yīng)用廣泛，可以實現(xiàn)非接觸式、高精度的測量。但是在測量前需要充分了解被測金屬的特性，通過合理的儀器操作和數(shù)據(jù)處理，才能得到精準(zhǔn)的測量結(jié)果。想了解更多可咨詢中圖儀器。
展開 利用ZPL計算衍射光學(xué)元件（DOE）的表面輪廓
利用ZPL計算衍射光學(xué)元件（DOE）的表面輪廓
利用 ZPL 計算衍射光學(xué)元件（DOE）的表面輪廓
介紹
本文ZPL宏可用于計算旋轉(zhuǎn)對稱 Kinoform 透鏡表面（OpticStudio 中為 Binary2 面型）的相位（phase）以及矢高（Sag）。使用者需在運行宏前輸入半徑（Radius）每隔多長時間重復(fù)計算一次，之后宏會計算出每個半徑值對應(yīng)的矢高并給出相應(yīng)的衍射區(qū)域編號（Zone number）、步長（Step Size）、每個區(qū)域所在的位置半徑（Zone Radius）、每個區(qū)域內(nèi)/外半徑矢高（Sag with inner/outer radius）。除此以外，該宏還會計算出每個區(qū)域的輪廓頻率（Profile Frequency，單位為waves/mm）作為生產(chǎn)難易的評估參數(shù)。
表面矢高的一般形式如下：
其中 C=1/R，R為半徑；K為圓錐系數(shù)；ρ 為徑向坐標(biāo)；A2,4,6,8…為非球面系數(shù)。λ 為波長；N為透鏡折射率；C2,4,6,8…為相位系數(shù)。
步長（Step Height）計算公式如下：
衍射光學(xué)元件（DOE）表面輪廓如下，單位為弧度:
其中 R 為歸一化半徑。
典型的衍射光學(xué)元件輪廓如下：
輸入
輸入表面編號以及迭代半徑間隔就可以計算出表面矢高。如下圖所示：
輸出
宏會輸出區(qū)域編號（Zone number）、步長（Step Size）、每個區(qū)域所在的位置半徑（Zone Radius）、每個區(qū)域內(nèi)/外半徑矢高（Sag with inner/outer radius）以及輪廓頻率（Profile Frequency）。
展開 
白光干涉儀(光學(xué)3D表面輪廓儀)與臺階儀的區(qū)別
表面形貌即為表面微觀幾何形態(tài)，不僅對接觸零件的機(jī)械和物理特性起著決定作用，而且對一些非接觸零件的光學(xué)和外部特性影響也很大。所以對表面形貌的精準(zhǔn)測量能正確地識別出加工過程的變化和缺陷，對研究表面幾何特性與使用性能的關(guān)系、控制和改進(jìn)加工方法等都有著顯著的意義。
隨著微電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、信號分析和處理技術(shù)等飛速發(fā)展，對表面形貌測量精度不斷提高，從微米尺度進(jìn)入了納米甚至是亞納米尺度。臺階儀與白光干涉儀，兩者雖然都是表面微觀輪廓測量利器，但還是有所不同。
1、測量方式
（1）CP200臺階儀是一款超精密接觸式微觀輪廓測量儀器，測量時通過使用2μm半徑的金剛石針尖在超精密位移臺移動樣品時掃描其表面，測針的垂直位移距離被轉(zhuǎn)換為與特征尺寸相匹配的電信號并最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字點云信號，數(shù)據(jù)點云信號在分析軟件中呈現(xiàn)并使用不同的分析工具來獲取相應(yīng)的臺階高或粗糙度等有關(guān)表面質(zhì)量的數(shù)據(jù)。
（2）SuperViewW1白光干涉儀是一款用于對各種精密器件及材料表面進(jìn)行亞納米級非接觸式測量的光學(xué)檢測儀器。它是以白光干涉技術(shù)為原理，對器件表面進(jìn)行非接觸式掃描并建立表面3D圖像，通過系統(tǒng)軟件對器件表面3D圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，獲取反映器件表面質(zhì)量的2D、3D參數(shù)，從而實現(xiàn)器件表面形貌3D測量的光學(xué)檢測儀器。
2、測量應(yīng)用
（1）臺階儀主要用于臺階高、膜層厚度、表面粗糙度等微觀形貌參數(shù)的測量。
展開 微納米表面輪廓形貌用什么測量儀器
在現(xiàn)代科技發(fā)展的今天，微納米表面輪廓形貌測量已成為許多領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。微納米表面輪廓形貌的測量可以幫助我們了解材料的物理特性、表面形態(tài)以及質(zhì)量狀況。那么，有哪些微納米表面輪廓形貌測量儀器？
1、白光干涉儀
白光干涉儀是一種常見的微納米表面輪廓儀測量儀器，常用于研究產(chǎn)品的微觀形貌和粗糙度。它利用光的波長差異產(chǎn)生干涉條紋，通過計算條紋的變化情況來確定物體表面的輪廓。
針對完成樣品超光滑凹面弧形掃描所需同時滿足的高精度、大掃描范圍的需求，W1白光干涉儀復(fù)合型EPSI重建算法，解決了傳統(tǒng)相移法PSI掃描范圍小、垂直法VSI精度低的雙重缺點。在自動拼接模塊下，只需要確定起點和終點，即可自動掃描，重建其超光滑的表面區(qū)域，不見一絲重疊縫隙。
白光干涉儀具有測量范圍寬、測量快速、精度高等優(yōu)點，在許多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但主要還是用于產(chǎn)品微觀形貌測量，特別是從光滑到粗糙等各種精細(xì)器件表面的測量，精度一般是亞納米級別。
2、共聚焦顯微鏡
共聚焦顯微鏡以針孔共聚焦技術(shù)為原理，對大傾角的產(chǎn)品有更好的成像效果。廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造及封裝工藝檢測。大傾角超清納米測量，在滿足精度的情況下使用場景更具有兼容性。
微納米表面輪廓形貌測量儀器的選擇取決于所需分辨率、材料類型、實驗條件等因素。選擇適合的測量儀器對于準(zhǔn)確獲取樣品表面形貌和特征至關(guān)重要，有助于推進(jìn)科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展。
我們應(yīng)該怎樣使用？
微納米表面輪廓儀的使用技巧：
1.
展開 光學(xué)3D表面輪廓儀：滿足多元超精密微觀尺寸測量需求
光學(xué) 3D 表面輪廓儀采用先進(jìn)的光學(xué)原理和精密的測量技術(shù)，能夠?qū)ξ矬w表面進(jìn)行非接觸式的三維測量。與傳統(tǒng)的測量方法相比，它具有諸多優(yōu)勢。首先，非接觸式測量避免了對被測物體的損傷，尤其對于一些精密的、易損的材料和工件，能夠在不影響其性能的前提下進(jìn)行準(zhǔn)確測量。其次，高分辨率的測量能力可以捕捉到物體表面微小的細(xì)節(jié)，無論是納米級的微觀結(jié)構(gòu)還是宏觀物體的復(fù)雜形貌，都能清晰呈現(xiàn)。再者，快速的測量速度使得它能夠在短時間內(nèi)完成大量數(shù)據(jù)的采集，提高了工作效率。
SuperViewW 系列光學(xué) 3D 表面輪廓儀，涵蓋了多種不同類型的產(chǎn)品，滿足了不同客戶的多樣化需求。無論是追求高精度測量的科研機(jī)構(gòu)，還是需要測量大尺寸工件的工業(yè)企業(yè)，都能在這個系列中找到最適合自己的解決方案。
高精度：精準(zhǔn)捕捉每一個細(xì)節(jié)
在高精度測量要求的應(yīng)用場景中，高精度光學(xué) 3D 表面輪廓儀采用先進(jìn)的白光干涉技術(shù)，能夠精確地捕捉物體表面的微小細(xì)節(jié)，為科研人員和工程師們提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。如在材料科學(xué)領(lǐng)域，通過高精度光學(xué) 3D 表面輪廓儀對新型納米材料進(jìn)行表面形貌研究，可以精準(zhǔn)測量出納米材料表面的高度信息、粗糙度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步優(yōu)化材料性能提供了重要依據(jù)。其精度之高，可達(dá)到納米級別。
大尺寸測量：輕松應(yīng)對大型工件
在需要測量大尺寸工件時，SuperViewW 系列同樣有相應(yīng)的產(chǎn)品可供選擇。這些大尺寸測量儀器具備廣闊的測量范圍和穩(wěn)定的性能，能夠輕松應(yīng)對各種大型工件的測量任務(wù)。
WX-S1000，升級版超大行程光學(xué)3D表面輪廓儀（龍門結(jié)構(gòu)，超大行程，氣浮隔振，穩(wěn)如泰山），2D表面測量/3D立體重建一鍵全自動測量，高精度微納尺寸形貌檢測利器。
展開 白光干涉儀(光學(xué)3D表面輪廓儀)只能測同質(zhì)材料嗎？
無論是研究材料性質(zhì)、表面形貌，還是進(jìn)行質(zhì)量控制和判別等方面，又或者是測量薄膜、涂層的厚度、光學(xué)膜的質(zhì)量、光學(xué)器件的性能等，在材料科學(xué)、光電子學(xué)、微電子學(xué)等領(lǐng)域都扮演著重要的角色。除主要用于測量表面形貌或測量表面輪廓外，具有的測量晶圓翹曲度功能，非常適合晶圓，太陽能電池和玻璃面板的翹曲度測量，應(yīng)變測量以及表面形貌測量。
結(jié)果組成：
1、三維表面結(jié)構(gòu)：粗糙度，波紋度，表面結(jié)構(gòu)，缺陷分析，晶粒分析等；
2、二維圖像分析：距離，半徑，斜坡，格子圖，輪廓線等；
3、表界面測量：透明表面形貌，薄膜厚度，透明薄膜下的表面；
4、薄膜和厚膜的臺階高度測量；
5、劃痕形貌，摩擦磨損深度、寬度和體積定量測量；
6、微電子表面分析和MEMS表征。
總之，白光干涉儀并非只能測量同質(zhì)材料。盡管在非同質(zhì)材料的測量中需要更多的校準(zhǔn)和計算，但通過精確的技術(shù)和分析方法，它仍然可以提供準(zhǔn)確、詳細(xì)而可靠的測量結(jié)果，幫助我們深入研究材料的特性和性能。
展開 助力科研|光學(xué)3D表面輪廓儀服務(wù)超精密拋光技術(shù)發(fā)展
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，精密制造領(lǐng)域?qū)Σ牧?em>表面的處理要求越來越高，超精密拋光技術(shù)作為當(dāng)下表面處理的尖端技術(shù)，對各種高精密產(chǎn)品的生產(chǎn)起到了至關(guān)重要的作用，已廣泛應(yīng)用于集成電路制造、醫(yī)療器械、航空航天、3C電子、汽車、精密模具等多個先進(jìn)制造行業(yè)。
SuperView W1系列光學(xué)3D表面輪廓儀通過納米傳動與掃描技術(shù)、白光干涉與高精度3D重建技術(shù)實現(xiàn)0.1nm級表面粗糙度測量，成為超精密拋光技術(shù)研究領(lǐng)域的重要工具和幫手。
光學(xué)3D表面輪廓儀助力科研課題研究，服務(wù)超精密拋光技術(shù)發(fā)展
浙江工業(yè)大學(xué)趙軍、呂冰海團(tuán)隊對磨料旋轉(zhuǎn)射流拋光(ARJP)技術(shù)，剪切增稠拋光技術(shù)等開展深入研究，并利用SuperView W1系列光學(xué)3D表面輪廓儀對拋光后表面粗糙度進(jìn)行檢測驗證，多篇論文在國際TOP期刊發(fā)布。
展開 光學(xué)3D表面輪廓儀超0.1nm縱向分辨能力，讓顯微形貌分毫畢現(xiàn)
此外，不管是從超光滑到粗糙，還是低反射率到高反射率的物體表面，光學(xué)3D表面輪廓儀都能夠以優(yōu)于納米級的分辨率，自動聚焦測量工件獲取2D，3D表面粗糙度、輪廓等一百余項參數(shù)。
全透明表面、漫反射表面、鏡面反射表面，可測反射率：覆蓋近0%~100%的表面反射率。
光學(xué)3D表面輪廓儀具有高精度、高速度和高可靠性等優(yōu)點，在科學(xué)研究、質(zhì)量控制、表面工程和納米制造等領(lǐng)域中，發(fā)揮著舉足輕重的作用。
光學(xué)3D表面輪廓儀&共聚焦顯微鏡：引領(lǐng)半導(dǎo)體行業(yè)走向新質(zhì)生產(chǎn)力時代
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展和智能制造的推動，半導(dǎo)體制造過程中，對尺寸、形狀和表面質(zhì)量的檢測至關(guān)重要。而顯微測量儀的高精度、高分辨率的測量能力，為半導(dǎo)體行業(yè)提供了強(qiáng)大的支持。
SuperViewW光學(xué)3D表面輪廓儀結(jié)合機(jī)械制造、計算機(jī)技術(shù)、圖像出處理技術(shù)，以非接觸的掃描方式，實現(xiàn)針對樣品表面的高重復(fù)精度的3D測量，獲取樣品表面質(zhì)量的2D、3D數(shù)據(jù)。
儀器集合PSI高精度&VSI大范圍雙重優(yōu)點的EPSI掃描算法，從0.1nm級別的超光滑表面到數(shù)十微米級別的粗糙表面，都能實現(xiàn)高精度測量。此外具有的同步分析與預(yù)編程分析功能，實現(xiàn)了分析過程的所見即所得，測量到分析的一鍵式操作，有效縮減操作步驟。
VT6000共聚焦顯微鏡以針孔共聚焦技術(shù)為原理，結(jié)合高穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)異的3D重建算法，可對各種精密器件及材料表面進(jìn)行微納米級粗糙度、微觀幾何輪廓等的測量。在半導(dǎo)體制造及封裝工藝檢測中，對大傾角產(chǎn)品有更好的成像效果。
在芯片制造的各個環(huán)節(jié)，顯微測量儀用于檢測半導(dǎo)體芯片和晶圓的尺寸和形狀，提供準(zhǔn)確的尺寸測量，滿足半導(dǎo)體制造過程中對尺寸、形狀和表面質(zhì)量更嚴(yán)格的要求，幫助制造商及時發(fā)現(xiàn)和糾正任何偏差；在表面質(zhì)量的評估和缺陷檢測方面，顯微測量儀可以檢測微小的表面缺陷和污染，確保產(chǎn)品的表面質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，提高產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
我們有理由相信，在新技術(shù)和新思維的推動下，顯微測量儀將使半導(dǎo)體行業(yè)邁向更加智能化、高效化和可持續(xù)化的未來。
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ABAQUS粗糙表面模型生成插件
ABAQUS粗糙表面模型生成插件
abaqus根據(jù)規(guī)范更改表面粗糙度 ￥50
python代碼：依據(jù)FFT變換生成不同等級的路面粗糙度
Abaqus前處理插件-裝配體外表面提取 ￥100
在許多分析任務(wù)的前處理過程中，我們需要提取結(jié)構(gòu)的外表面，例如施加壓強(qiáng)等分布載荷，添加對流、輻射、溫度邊界條件等等。
對于較為復(fù)雜的模型提取外表面的工作十分繁瑣。尤其當(dāng)模型中存在多個instance實例，其結(jié)構(gòu)表面之間往往相互交叉接觸，選取模型外表面就變得十分繁瑣。
本插件可以實現(xiàn)“一鍵提取”所有外表面。
插件簡易界面通過RSG功能制作，內(nèi)核函數(shù)包含對單元面的遍歷識別和處理，可作為前處理二次開發(fā)進(jìn)階技巧供大家學(xué)習(xí)。
ABAQUS隨機(jī)粗糙度表面地形建模
本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維隨機(jī)粗糙度表面或地形圖模型，并通過隨機(jī)粗糙度表面進(jìn)行簡單的動力學(xué)模擬。
首先采用CAD隨機(jī)粗糙度表面插件建立三維隨機(jī)粗糙度實體幾何模型，并將模型導(dǎo)出為iges格式文件。
在ABAQUS內(nèi)將隨機(jī)粗糙度表面文件以部件的形式進(jìn)行導(dǎo)入。
為了動力學(xué)模擬的需要，這里新建一個球體部件，并將其與粗糙度表面進(jìn)行裝配，球體置于粗糙度表面的任意位置。
設(shè)置球體與粗糙度表面間的相互作用，切向行為設(shè)置罰，法向行為設(shè)置硬接觸，并在載荷中設(shè)置重力并將模型下表面固定。
為模型劃分網(wǎng)格，單元形狀設(shè)置為四面體。
提交作業(yè)并查看球體在隨機(jī)粗糙度表面或特定地形中的運動路徑情況。
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