膠合材料的案例
Abaqus膠合材料的行為及設置方法
本節主要是要講膠合行為，膠合行為在abaqus里面主要有兩種方式。一個是膠合元素（單元），另外一個是膠合的接觸性質。所以在abaqus里面膠合的這個行為有有兩種方式可以模擬，一種是把它當接觸性質一樣，去判斷這個接觸性質有沒有發生破壞，另外一個是建成了一個元素，所以在我們后面的說明里面，如果是膠合元素的話，它的材料行為，我們會把它定義在material 的property 里面，因為它是一個元素，必須要有一個property 的設定。如果是接觸的話，我們把它定義成接觸，那它就只會出現在contact property 里面，然后去定義可cohesive property。
簡單介紹一下膠合行為，這個膠合行為主要是有這兩個學者在在這個1960年的時候把膠合應力應用在破壞模型里面。膠的破壞模主要把它分成adhesion failure(膠和接觸物之間的破壞)和cohesion failure(膠本身的破壞)，也就是adhesion是膠和接觸物之間的破壞，如果是cohesion failure比的話，膠本身的破壞。
所以我們用下面這張圖的話，就可以很明顯的知道什么是adhesion跟cohesion。但是在abaqus 里面我們把這兩件事情看成是同一件事情。我們就把它統一稱為洗cohesive behavior。
膠的實驗講義中列的有多種tensile test，shear test,peel test,fracture toughness test。電子廠跟膠廠主要會做的實驗大概就是peel test、tensile test、shear test。其實我們在abaqus 里面要輸入的參數就是normal tensile跟shear test,就主要就是這兩種，定義正向跟切向的行為。
展開 中科大俞書宏NSR：受生物啟發的微納米尺度纖維增強復合材料
目前尚未見報道有可行的制備策略可以實現此類仿生結構材料的有效制備。
巨骨舌魚鱗片微納結構和仿生制備、表征。（a）巨骨舌魚；（b-d）鱗片微納結構，其中（c）中三種顏色虛線曲線代表纖維層螺旋排布的三個周期，（d）中黃色虛線曲線代表局部扭曲偏轉排布的纖維層；（e-f）仿生自下而上的組裝策略；（g）仿生制備的螺旋膠合板結構人工材料及微結構。
針對這個挑戰，近期，中國科學技術大學俞書宏教授領導的仿生研究團隊受天然巨骨舌魚鱗片盔甲的微納尺度螺旋膠合板結構的啟發（a-d），提出一種自下而上的基于刷涂和層壓相結合的高效組裝策略（e-f），利用生物相容性的微納米纖維和天然高分子作為構筑組分，首次成功制備出具有仿生螺旋膠合板結構的三維體型人工結構材料（g）。相關研究結果以“Biomimetic twisted plywood structural materials”為題在線發表于《國家科學評論》(Natl Sci Rev 2018; doi: 10.1093/nsr/nwy080)。
仿生螺旋膠合板結構材料在截面方向上的切片（標尺為四百微米）。大量切片可視化地揭示了仿生螺旋膠合板結構材料在更大的尺度下實現了微納米纖維的周期性螺旋排布仿生螺旋膠合板結構材料在裂紋尖端的切片（截面方向）。裂紋尖端的大量切片展示了復雜扭曲態的主裂紋以及位于裂尖前端的諸多微小裂紋。這些裂紋相關的特征被認為是結構材料中重要的增韌機理。
研究表明，該工作所構筑的人工材料在一定程度上復制了自然結構材料的多尺度構造和韌化機理，實現了力學性能遠超其基本構筑組分的預期結果，并能與天然骨密質等諸多自然材料以及其它多種人工結構材料相媲美。
展開 3D打印“老人”假人，用于汽車碰撞測試
然后將一塊阻尼材料膠合到肋的內側以控制對沖擊的響應。然后進行測試，并且將阻尼材料修整若干次以獲得所需的性能。但這個過程的成本很高而且容易失敗。另外一個問題是，時間久了鋼制部件會生銹或者磨損，塑料和乙烯基部件會硬化和收縮，這些都會影響加載到碰撞假人上的許多傳感器的精度。
工程師希望能通過塑料和橡膠部件來取代一些昂貴的鋼制部件，比如說使用塑料部件來取代老式假人的鋼制胸腔。但他們很難找到具有耐久性的材料來承受其獨特的碰撞測試環境的力和影響。
3D打印為虛擬制造帶來轉機
隨著科技的發展，3D打印逐步走向大眾的視野。工程師們考慮使用一種由3D打印制作的連續Kevlar纖維增強的碳復合材料來替換鋼制部件。他們先制作了一個肋骨部件，將它們放在一個老人的假人身上，進行了60-70次沖擊，沒有明顯的變形或損壞。
3D打印部分組件
除了骨架之外，還需要考慮內臟器官。工程師們通常根據區域（例如胸部或腹部）來設計，而不是單個心臟或肺，而工程師們要求對這些區域內特定器官的特征有更深入的了解。
其次，工程師們開始收集數據確定統計意義上的平均人指標，并掃描真人身體。通過核磁共振掃描可進一步確定器官位置。
例如，在腹部區域，肝臟位于身體的一側而脾臟位于另一側。為了更好地了解每個器官的不同偏轉特性，通過3D打印部分組織，有助于整體區域碰撞測試讀數。而人們希望通過尋求更深入地了解外部肉體與這些器官之間的關系。在碰撞測試中能提供更好的測試結果。
綜合此類信息之后制作一個由3D打印的70歲女性的身體，這也符合在車撞中最常受傷老人的平均特征。
對老年人的影響
年長者與其他人群的體格差異不僅在事故發生時體現出其重要性，日常駕駛中也不容忽視。
隨著人年齡增加，視力聽力變弱，對于意外事故的反應也變慢，不能像年輕駕駛員一樣靈活移動。
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內容包括采用CEL/SPH方法模擬水輪轉動問題（含詳細建模步驟）， 及Abaqus 彈擊復合材料水箱模型詳解。
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9. ABAQUS-復合膠黏層材料拉伸破壞模擬
本案例采用Explicit顯示算法進行了準靜態拉伸模擬，試樣是外層為Al層，中間有四層0,90,0,90方向的復合材料膠合形成的復合板，中間的復合板采用Engineering定義剛度，并定義了Hasin失效準則，Al板定義了彈性，塑性，損傷等參數。輸出損傷相關場變量云圖，應力應變等，鋁板先斷裂。采用1/4模型，運算時間5小時。
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10.ABAQUS- 子彈射擊防彈復合材料層板模擬
本案例基于ABAQUS/Explicit模擬了字典以240m/s的速度射擊復合材料板的過程，復合材料板是邊長100mm，厚度4mm的塊體，分成2mm厚的兩塊，表面層為復合材料鋪層（0/90/0），后面的2mm為鋁合金板，不考慮粘結層。定義了復合材料參數及Hanshin破案準則，鋁板采用Jonhson-Cook塑性模型和破壞模型，輸入相應參數。輸出應力應變及破壞準則，子彈速度曲線等。
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萬字綜述車載攝像頭
車載攝像頭產業鏈
車載攝像頭產業鏈主要涉及上游材料、中游元件和下游產品三個主要環節。
上游材料中光學鏡片、濾光片和保護膜等用于制造鏡頭組，晶圓用于制造CMOS芯片和DSP信號處理器；在中游鏡頭組、CMOS芯片和膠合材料等組裝成模組，并和DSP信號處理器封裝成攝像頭產品。
在產業鏈的這一層，上游供應商已經可以向下游整車或一級供應商客戶供應完整的攝像頭產品。在車載攝像頭產業鏈中，攝像頭和軟件算法一起，構成車載攝像頭解決方案，應用于自動駕駛汽車中。
目前車載攝像頭市場份額較大的公司均是全球領先的一級零部件供應商，下游客戶基本覆蓋了全球主要的整車公司。
CMOS在車載攝像頭價值量成本占比最高，達到52%；模組封裝占比20%、光學鏡頭占比19%。
CMOS芯片
CMOS（CIS傳感器）是主流的車載車載攝像頭感光元件方案。相比于CCD感光元件，CMOS的成像質量略遜一籌，但成本低、更省電，因此在像素要求不高的車載攝像頭領域廣受青睞。
CMOS制造產業鏈主要細分為設計、代工和封裝測試三個環節，最后由模組廠采購組裝，整合入攝像頭模組再出售給下游應用廠商。
CMOS傳感器的構成與關鍵參數
圖像傳感器的功能是光電轉換。關鍵的參數有像素、單像素尺寸、芯片尺寸、功耗。技術工藝上有前照式（FSI）、背照式（BSI）、堆棧式（Stack）等。
圖像傳感器從外觀看分感光區域（Pixel Array），綁線Pad，內層電路和基板。
展開 家用小型USB充電風扇跌落分析
另外由于風扇除去四片扇葉外其余材料的單元在ANSYS里面全部設置為3D Solid 164實體單元，四片扇葉設置為shell 162單元，扇葉厚度設置為0.001m，分析單位制統一為為m-kg-s國際單位制。在建立地面及設置扇葉厚度后，進行材料的定義，材料選用elastic模型，螺栓螺母為灰鑄鐵HT200材料，連接件為結構鋼材料，復試后罩及防撞板等塑料材料用酚酚醛樹脂熱塑性塑料模擬，最后地面為膠合木板。材料定義完成并賦予各個part后進行網格的劃分，網格劃分采用整體采用六面體網格劃分，針對局部采用四面體網格劃分并控制網格尺寸與面網格劃分精度來使得網格劃分更加規整，整體網格劃分如圖2所示，各個part的網格劃分如圖3-6所示。接觸設置中螺栓螺母連接件之間采用有摩擦接觸。摩擦系數設為0.15，扇葉板與防撞板之間為綁定，電機與連接件為摩擦系數為0.1的摩擦接觸，其余均為綁定接觸。地面膠合木板設為全約束固定底面，整體方式16個part設有4.00m/s的跌落速度，跌落距離為0.8m。
完成前處理操作后進行求解，輸出文件類型為LSDYNA，輸出結果文件用LSDYNA中的LSPP打開來進行跌落的后處理操作。
展開 OCAD：雙膠合透鏡初始設計
a.直接選擇前后組玻璃材料
如直接選擇前組或后組或前組和后組都直接選擇，只要分別在“前組玻璃”和“后組玻璃”下拉式菜單內選擇“按玻璃牌號”即可直接選擇玻璃材料如圖2。玻璃材料選定后窗體上會出現有該對玻璃組合的滿足設計要求的初始結構參數及對應PW實際計算結果列于表內，同時還顯示透鏡彎曲的PW值變化曲線圖如圖4所示。
圖3.雙膠合透鏡玻璃選擇窗體
圖4.雙膠合透鏡初始結構設計圖
對于這一結果如不滿意還可以通過滾動條移動調整透鏡色差和初級像差值。
b.直接選擇前組或后組玻璃材料，另一塊材料根據玻璃庫內的玻璃材料參數優化選取
在選取玻璃材料配對時還可以只選擇前（后）組的一片材料，另一片由程序在該玻璃庫內所有材料依次配對幷給出相應PW值變化曲線圖供選擇，如圖5。
圖5.雙膠合透鏡玻璃配對曲線圖
使用曲線圖上方滾動條選擇合適的P值即可獲得和所選值接近的數組玻璃配對供選擇，如圖6。選擇后窗體上會出現有該對玻璃組合的滿足設計要求的初始結構參數及對應PW實際計算結果列于表內。
圖6.雙膠合透鏡玻璃配對組選擇
c.前后組玻璃材料均根據玻璃庫內的玻璃材料參數優化選取
如對前后組玻璃材料均選擇“按玻璃參數”，程序會自動按指定的“王冕在前”或“火石在前”把所有玻璃自動配對計算出各玻璃配對P值曲線圖。在圖中移動曲線圖上方滾動條根據需要的P值點擊選擇即可顯示一組相應的玻璃配對如圖5，此時再在表內選擇一組具體配對，即可完成玻璃配對選擇。
玻璃配對完成后，就可根據系統對透鏡的要求自動計算出透鏡的、、C值以及透鏡結構參數，幷列于表中，同時還顯示出透鏡的結構示意圖，如圖3。
雙膠合透鏡初始結構參數計算后，還可以根據透鏡的、、C實際值和目標值對比，還可以利用圖面上的調節桿對透鏡進行“彎曲”調整。
展開 OCAD應用：雙高斯照相物鏡系統結構優化設計
選擇膠合透鏡玻璃組合，首先可以有“王冕在前” 和“火石在前”的選擇，然后可以在“前組玻璃”和“后組玻璃”菜單內分別選擇，還可以利用“玻璃搭配”菜單選擇玻璃牌號、玻璃折射率、玻璃色散以及按等折射率搭配方式成組選擇。
選擇單透鏡玻璃材料可以在“單透鏡玻璃”下拉式菜單內直接選取，也可以通過“優選玻璃”方式從玻璃清單里挑選，玻璃清單內列出了相應玻璃牌號的折射率等供參考，如圖4。
在外形尺寸計算過程中，由于厚透鏡對消場曲及象散的作用，使得光線在厚透鏡的前后表面高度產生差異，因此盡管厚透鏡是個無光焦膠合透鏡，但由于透鏡厚度的影響，他會改變單透鏡的光焦度的分配值。考慮到厚透鏡選用的是兩塊等折射率玻璃材料，膠合面的曲率直接影響系統色差，膠合面的位置其實無關重要。為計算方便還可以把厚透鏡分解為兩個薄透鏡，前面是一塊光焦度為負值的薄透鏡，后面是一塊與單透鏡靠近的正薄透鏡。如圖7所示。在圖7的接口上利用“入瞳距離”及“透鏡厚度”兩個工具條可以隨意調整半部系統入瞳距離及透鏡厚度值。通過以上選擇，程序自動計算出半部系統的外形尺寸數據如圖8。
在進行半部系統外形尺寸計算前，必須把半部系統規劃成總焦距為1的系統。半部系統的外形尺寸計算主要是求解半部系統三片透鏡的光焦度分配和軸向光線以及軸外光線在各個面上的投射高度等資料。
展開 OCAD：雙膠合透鏡初始設計
a.直接選擇前后組玻璃材料
如直接選擇前組或后組或前組和后組都直接選擇，只要分別在“前組玻璃”和“后組玻璃”下拉式菜單內選擇“按玻璃牌號”即可直接選擇玻璃材料如圖2。玻璃材料選定后窗體上會出現有該對玻璃組合的滿足設計要求的初始結構參數及對應PW實際計算結果列于表內，同時還顯示透鏡彎曲的PW值變化曲線圖如圖4所示。
圖3.雙膠合透鏡玻璃選擇窗體
圖4.雙膠合透鏡初始結構設計圖
對于這一結果如不滿意還可以通過滾動條移動調整透鏡色差和初級像差值。
b.直接選擇前組或后組玻璃材料，另一塊材料根據玻璃庫內的玻璃材料參數優化選取
在選取玻璃材料配對時還可以只選擇前（后）組的一片材料，另一片由程序在該玻璃庫內所有材料依次配對幷給出相應PW值變化曲線圖供選擇，如圖5。
圖5.雙膠合透鏡玻璃配對曲線圖
使用曲線圖上方滾動條選擇合適的P值即可獲得和所選值接近的數組玻璃配對供選擇，如圖6。選擇后窗體上會出現有該對玻璃組合的滿足設計要求的初始結構參數及對應PW實際計算結果列于表內。
圖6.雙膠合透鏡玻璃配對組選擇
c.前后組玻璃材料均根據玻璃庫內的玻璃材料參數優化選取
如對前后組玻璃材料均選擇“按玻璃參數”，程序會自動按指定的“王冕在前”或“火石在前”把所有玻璃自動配對計算出各玻璃配對P值曲線圖。在圖中移動曲線圖上方滾動條根據需要的P值點擊選擇即可顯示一組相應的玻璃配對如圖5，此時再在表內選擇一組具體配對，即可完成玻璃配對選擇。
玻璃配對完成后，就可根據系統對透鏡的要求自動計算出透鏡的、、C值以及透鏡結構參數，幷列于表中，同時還顯示出透鏡的結構示意圖，如圖3。
雙膠合透鏡初始結構參數計算后，還可以根據透鏡的、、C實際值和目標值對比，還可以利用圖面上的調節桿對透鏡進行“彎曲”調整。
展開 OCAD應用：雙高斯照相物鏡半部結構設計
選擇膠合透鏡玻璃組合，首先可以有“王冕在前” 和“火石在前”的選擇，然后可以在“前組玻璃”和“后組玻璃”菜單內分別選擇，還可以利用“玻璃搭配”菜單選擇玻璃牌號、玻璃折射率、玻璃色散以及按等折射率搭配方式成組選擇。
選擇單透鏡玻璃材料可以在“單透鏡玻璃”下拉式菜單內直接選取，也可以通過“優選玻璃”方式從玻璃清單里挑選，玻璃清單內列出了相應玻璃牌號的折射率等供參考，如圖4。
在外形尺寸計算過程中，由于厚透鏡對消場曲及象散的作用，使得光線在厚透鏡的前后表面高度產生差異，因此盡管厚透鏡是個無光焦膠合透鏡，但由于透鏡厚度的影響，他會改變單透鏡的光焦度的分配值。考慮到厚透鏡選用的是兩塊等折射率玻璃材料，膠合面的曲率直接影響系統色差，膠合面的位置其實無關重要。為計算方便還可以把厚透鏡分解為兩個薄透鏡，前面是一塊光焦度為負值的薄透鏡，后面是一塊與單透鏡靠近的正薄透鏡。如圖7所示。在圖7的接口上利用“入瞳距離”及“透鏡厚度”兩個工具條可以隨意調整半部系統入瞳距離及透鏡厚度值。通過以上選擇，程序自動計算出半部系統的外形尺寸數據如圖8。
在進行半部系統外形尺寸計算前，必須把半部系統規劃成總焦距為1的系統。半部系統的外形尺寸計算主要是求解半部系統三片透鏡的光焦度分配和軸向光線以及軸外光線在各個面上的投射高度等資料。
展開 Zemax案例 | 一種低波前差變倍擴束系統的設計
機械補償結構與雙膠合透鏡的融合
1.機械補償式三組元結構：實現連續變倍
系統采用“變倍組（L?）-固定組（L?）-補償組（L?）”的三組元架構，如圖1所示，通過機械調整兩組元間距實現變倍：
變倍組（L?）：沿光軸移動距離q，改變系統總焦距；補償組（L?）：同步移動距離e，確保像點B'始終與L?焦點F?重合，避免像面偏移。
通過高斯光學公式推導，建立了間距與擴束比的關聯模型，通過該公式，可精準計算不同擴束比下的組元移動距離，為連續變倍提供理論支撐。
圖1 理論分析系統光路圖
2.BK7/F2雙膠合透鏡：解決色差與像差難題
雙膠合透鏡的材料組合直接決定像質，選用BK7冕玻璃與F2火石玻璃搭配，核心優勢在于：
色散互補：BK7阿貝數VD=64.17（低色散），F2阿貝數VD=36.37（高色散），可有效校正632.8nm氦氖激光的軸向色差，確保不同波長光線會聚于同一點；折射率適配：BK7折射率nD=1.5168，F2折射率nD=1.6200，差異適中，既保證折射效率，又避免界面反射損耗過大；工藝成熟：二者為光學設計經典組合，膠合劑適配性好，可降低生產誤差對波前差的影響。
每組雙膠合透鏡均采用“BK7前片+F2后片”結構：BK7提供穩定的初步折射基礎，F2進一步校正像差，二者協同實現“低像差、高透光”的效果。
基于Zemax仿真搭建
1.核心參數確定
首先確定三組元初始焦距：變倍組（L?）-20mm、固定組（L?）50mm、補償組（L?）-60mm。
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雙膠合透鏡初始設計
直接選擇前后組玻璃材料
如直接選擇前組或后組或前組和后組都直接選擇，只要分別在“前組玻璃”和“后組玻璃”下拉式菜單內選擇“按玻璃牌號”即可直接選擇玻璃材料如圖2。玻璃材料選定后窗體上會出現有該對玻璃組合的滿足設計要求的初始結構參數及對應PW實際計算結果列于表內，同時還顯示透鏡彎曲的PW值變化曲線圖如圖4所示。
圖3.雙膠合透鏡玻璃選擇窗體
圖4.雙膠合透鏡初始結構設計圖
對于這一結果如不滿意還可以通過滾動條移動調整透鏡色差和初級像差值。
b. 直接選擇前組或后組玻璃材料，另一塊材料根據玻璃庫內的玻璃材料參數優化選取
在選取玻璃材料配對時還可以只選擇前（后）組的一片材料，另一片由程序在該玻璃庫內所有材料依次配對幷給出相應PW值變化曲線圖供選擇，如圖5。
圖5.雙膠合透鏡玻璃配對曲線圖
使用曲線圖上方滾動條選擇合適的P值即可獲得和所選值接近的數組玻璃配對供選擇，如圖6。選擇后窗體上會出現有該對玻璃組合的滿足設計要求的初始結構參數及對應PW實際計算結果列于表內。
圖6.雙膠合透鏡玻璃配對組選擇
c. 前后組玻璃材料均根據玻璃庫內的玻璃材料參數優化選取
如對前后組玻璃材料均選擇“按玻璃參數”，程序會自動按指定的“王冕在前”或“火石在前”把所有玻璃自動配對計算出各玻璃配對P值曲線圖。在圖中移動曲線圖上方滾動條根據需要的P值點擊選擇即可顯示一組相應的玻璃配對如圖5，此時再在表內選擇一組具體配對，即可完成玻璃配對選擇。
玻璃配對完成后，就可根據系統對透鏡的要求自動計算出透鏡的 、C值以及透鏡結構參數，幷列于表中，同時還顯示出透鏡的結構示意圖，如圖3。
展開 OCAD雙膠合透鏡初始設計
直接選擇前后組玻璃材料
如直接選擇前組或后組或前組和后組都直接選擇，只要分別在“前組玻璃”和“后組玻璃”下拉式菜單內選擇“按玻璃牌號”即可直接選擇玻璃材料如圖2。玻璃材料選定后窗體上會出現有該對玻璃組合的滿足設計要求的初始結構參數及對應PW實際計算結果列于表內，同時還顯示透鏡彎曲的PW值變化曲線圖如圖4所示。
圖3.雙膠合透鏡玻璃選擇窗體
圖4.雙膠合透鏡初始結構設計圖
對于這一結果如不滿意還可以通過滾動條移動調整透鏡色差和初級像差值。
b. 直接選擇前組或后組玻璃材料，另一塊材料根據玻璃庫內的玻璃材料參數優化選取
在選取玻璃材料配對時還可以只選擇前（后）組的一片材料，另一片由程序在該玻璃庫內所有材料依次配對幷給出相應PW值變化曲線圖供選擇，如圖5。
圖5.雙膠合透鏡玻璃配對曲線圖
使用曲線圖上方滾動條選擇合適的P值即可獲得和所選值接近的數組玻璃配對供選擇，如圖6。選擇后窗體上會出現有該對玻璃組合的滿足設計要求的初始結構參數及對應PW實際計算結果列于表內。
圖6.雙膠合透鏡玻璃配對組選擇
c. 前后組玻璃材料均根據玻璃庫內的玻璃材料參數優化選取
如對前后組玻璃材料均選擇“按玻璃參數”，程序會自動按指定的“王冕在前”或“火石在前”把所有玻璃自動配對計算出各玻璃配對P值曲線圖。在圖中移動曲線圖上方滾動條根據需要的P值點擊選擇即可顯示一組相應的玻璃配對如圖5，此時再在表內選擇一組具體配對，即可完成玻璃配對選擇。
玻璃配對完成后，就可根據系統對透鏡的要求自動計算出透鏡的 、C值以及透鏡結構參數，幷列于表中，同時還顯示出透鏡的結構示意圖，如圖3。
展開 OCAD應用：雙高斯照相物鏡全部系統結構設計
雙高斯照相物鏡的半部系統在其系統光欄后只包括一個雙膠合透鏡和一片單透鏡組成，如圖2。
圖2.雙高斯照相物鏡半部系統
初始結構設計實際上只是系統高斯光學設計階段。在這一階段里只考慮系統在滿足初級像差的要求下求解系統初始結構，獲取系統基礎結構參數，為系統相差平衡，優化設計建立基礎。
在初始設計階段，把雙膠合物鏡當成一個厚透鏡，單透鏡當做一個薄透鏡處理。雙膠合的厚透鏡通常還宣稱一個等折射率無光焦透鏡。由于雙高斯物鏡在初始設計階段只考慮縱向像差的影響，具體地說，只考慮系統初級像差的SⅠ、SⅢ、SⅣ及CⅠ的影響。為此，其中單透鏡主要負擔平衡軸向球差SⅠ的作用，厚透鏡兩塊玻璃的選擇及光焦度分配影響系統色差CⅠ，透鏡厚度及光字段置影響著系統場曲及象散的大小。由此設計思路，系統結構設計步驟如下。
在設計之前，先打開設計窗口如圖3。填寫設計要求，其中包括：系統焦距、系統孔徑、視場角度以及應滿足的初級像差系數值SⅠ、SⅢ、SⅣ及CⅠ等。然后按順序選擇單透鏡的玻璃材料以及雙膠合厚透鏡的玻璃組合。選擇厚透鏡的玻璃組合時一般是按照等折射率的匹配原則選取。
圖3.雙高斯照相物鏡設計窗體
圖4.優選玻璃材料清單
選擇單透鏡玻璃材料可以在“單透鏡玻璃”下拉式菜單內直接選取，也可以通過“優選玻璃”方式從玻璃清單里挑選，玻璃清單內列出了相應玻璃牌號的折射率等供參考，如圖4。
選擇膠合透鏡玻璃組合，首先可以有“王冕在前” 和“火石在前”的選擇，然后可以在“前組玻璃”和“后組玻璃”菜單內分別選擇，還可以利用“玻璃搭配”菜單選擇玻璃牌號、玻璃折射率、玻璃色散以及按等折射率搭配方式成組選擇。
圖5.玻璃搭配選擇
雙高斯照相物鏡的厚透鏡一般多選擇等折射率搭配，選定后接口顯示等折射率玻璃搭配列表如圖6。可以從中選擇適當搭配。
展開 雙膠合透鏡初始設計
圖2.雙膠合透鏡初始設計窗體
在圖1中要求填寫透鏡的焦距、孔徑、系統對該透鏡的 、C要求值，再選擇使用玻璃材料的玻璃庫名以及根據系統結構具體情況決定玻璃組合形式是王冕在前還是火石在前。然后是選擇具體玻璃配對。在選擇玻璃配對時有三種方式。
a. 直接選擇前后組玻璃材料
如直接選擇前組或后組或前組和后組都直接選擇，只要分別在“前組玻璃”和“后組玻璃”下拉式菜單內選擇“按玻璃牌號”即可直接選擇玻璃材料如圖2。玻璃材料選定后窗體上會出現有該對玻璃組合的滿足設計要求的初始結構參數及對應PW實際計算結果列于表內，同時還顯示透鏡彎曲的PW值變化曲線圖如圖4所示。
圖3.雙膠合透鏡玻璃選擇窗體
圖4.雙膠合透鏡初始結構設計圖
對于這一結果如不滿意還可以通過滾動條移動調整透鏡色差和初級像差值。
b. 直接選擇前組或后組玻璃材料，另一塊材料根據玻璃庫內的玻璃材料參數優化選取
在選取玻璃材料配對時還可以只選擇前（后）組的一片材料，另一片由程序在該玻璃庫內所有材料依次配對幷給出相應PW值變化曲線圖供選擇，如圖5。
圖5.雙膠合透鏡玻璃配對曲線圖
使用曲線圖上方滾動條選擇合適的P值即可獲得和所選值接近的數組玻璃配對供選擇，如圖6。選擇后窗體上會出現有該對玻璃組合的滿足設計要求的初始結構參數及對應PW實際計算結果列于表內。
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