二維各向異性晶體的案例
[VirtualLab] 各向異性方解石晶體的雙折射效應
[VirtualLab] 各向異性方解石晶體的雙折射效應
摘要
雙折射效應是各向異性材料最重要的光學特性，并廣泛應用于多種光學器件。當入射光波撞擊各向異性材料，會以不同的偏振態分束到不同路徑，即眾所周知的尋常光束和異常光束。在本示例中，描述了如何利用VirtualLab Fusion對雙折射進行仿真，并分析入射偏振態和晶體厚度對雙折射效應的影響。
2. 系統建模
3. 單軸晶體的雙折射現象
當光束沿晶體光軸軸方向傳播 (其場向量因此在垂直于光軸的平面上)至晶體，不會發生雙折射現象，并將以單一速度通過晶體。然而，當如何光束的傳輸方向與光軸存在夾角，將會隨其進入晶體產生兩種透射模態(尋常和異常)。兩種模態在晶體中具有不同的速度，且偏振方向相互垂直。這種就是著名的雙透射或雙折射現象。
探測器上的場追跡結果。注意，為適應不同偏振方向對探測器進行了旋轉
4. 對于不同初始偏振態的雙折射
5. 不同晶體厚度的雙折射
6. 文件信息
了解更多
- Optically Anisotropic Media in VirtualLab Fusion
- Conical Refraction in Biaxial Crystals
- Polarization Conversion in Uniaxial Crystals
展開 各向異性方解石晶體的雙折射效應
雙折射效應是各向異性材料最重要的光學特性，并廣泛應用于多種光學器件。當入射光波撞擊各向異性材料，會以不同的偏振態分束到不同路徑，即眾所周知的尋常光束和異常光束。在本示例中，描述了如何利用VirtualLab Fusion對雙折射進行仿真，并分析入射偏振態和晶體厚度對雙折射效應的影響。
1. 摘要
各向異性方解石晶體的雙折射效應
雙折射效應是各向異性材料最重要的光學特性，并廣泛應用于多種光學器件。當入射光波撞擊各向異性材料，會以不同的偏振態分束到不同路徑，即眾所周知的尋常光束和異常光束。在本示例中，描述了如何利用VirtualLab Fusion對雙折射進行仿真，并分析入射偏振態和晶體厚度對雙折射效應的影響。
1. 摘要
VirtualLab：各向異性方解石晶體的雙折射效應
1.摘要
雙折射效應是各向異性材料最重要的光學特性，并廣泛應用于多種光學器件。當入射光波撞擊各向異性材料，會以不同的偏振態分束到不同路徑，即眾所周知的尋常光束和異常光束。在本示例中，描述了如何利用VirtualLab Fusion對雙折射進行仿真，并分析入射偏振態和晶體厚度對雙折射效應的影響。
2.系統建模
3.單軸晶體的雙折射現象
當光束沿晶體光軸軸方向傳播 (其場向量因此在垂直于光軸的平面上)至晶體，不會發生雙折射現象，并將以單一速度通過晶體。然而，當如何光束的傳輸方向與光軸存在夾角，將會隨其進入晶體產生兩種透射模態(尋常和異常)。兩種模態在晶體中具有不同的速度，且偏振方向相互垂直。這種就是著名的雙透射或雙折射現象。
探測器上的場追跡結果。注意，為適應不同偏振方向方向探對探測器進行了旋轉
4.對于不同初始偏振態的雙折射
5.不同晶體厚度的雙折射
6.文件信息
了解更多
- Optically Anisotropic Media in VirtualLab Fusion
- Conical Refraction in Biaxial Crystals
- Polarization Conversion in Uniaxial Crystals
展開 
《Science》子刊：耦合形態和磁性各向異性組裝四方膠體晶體
綜上所述，研究者報告了磁鐵礦納米棒的磁性組裝成四方膠體晶體，并表明磁性納米棒組裝沿尺寸依賴的臨界角度，而不是簡單的端對連接。納米棒的耦合形狀和磁各向異性，決定了非常規的組裝方式，并導致非緊密堆積和硬接觸相。獨特的三維四邊形結構和可調諧的互連孔隙度提供了一個獨特的平臺，可以調節能量轉換和光學器件中的許多化學轉換和物理過程。這項工作表明，操縱各種各向異性形狀的納米結構的磁相互作用，可以打破傳統的熵主導的膠體組裝系統中致密堆積相的限制，從而為創造許多復雜的膠體晶體打開了大門。（文：水生）
本文來自微信公眾號“材料科學與工程”。
各向同性，橫觀各向同性，正交各向異性三種線彈性umat程序 ￥25
各向同性，橫觀各向同性，正交各向異性三種線彈性umat程序
1 各向同性
各向同性線彈性材料的彈性矩陣為：
式中拉梅常數的表達式為：
因此在編寫各向同性材料的umat時，需要兩個材料參數，在這里我們使用楊氏模量E和泊松比v。
2 橫觀各向同性
橫觀各向同性線彈性材料的彈性矩陣為：
并有關系式：
可見其彈性矩陣需要5個獨立的參數，為下列5個工程常數：
下標a代表軸向，下標t代表橫向。
3 正交各向異性
正交各向異性線彈性材料的彈性矩陣為：
并有關系式：
因此對于正交各向異性材料，其彈性矩陣需要9個工程常數來確定：
4 程序
使用Fortran90編寫umat程序。由于Abaqus默認的umat子程序為Fortran77，因此為了使用f90程序，使用命令：
abaqus make library=xxx.f90
該命令可以生成相應的后綴為obj的文件，之后使用該文件即可。使用上述方法可以避免使用Fortran77進行umat的編寫。
展開 ABAQUS各向異性材料
請問各位大佬，各向異性材料的塑性階段怎么設置參數呀
各向異性元件中的偏振效應
雙折射和其他偏振效應是任何各向異性光學元件模擬的主要部分，在許多應用中都具有顯著的特點，其中包括液晶顯示器的制作。
VirtualLab Fusion為您提供了將各向異性介質以涂層或不同組件的形式包含在系統中的選項，例如分層介質組件或晶體板。。這實現了對單層和多層偏振器的完整模擬，如以下示例所示。
VirtualLab Fusion多層雙折射反射偏振器的模擬
在這個用例中，使用VirtualLab Fusion探索了交替雙折射層的數量與布拉格反射條件之間的關系。進一步研究了反射效率隨波長和入射角的變化規律。
單軸晶體中的偏振轉換
線偏振光在方解石晶體中的偏振轉換在VirtualLab Fusion中得到了驗證。
展開 COMSOL 中定義材料各向異性的方法
很多材料都具有各向異性的特性，并且在很多情況下，各向異性與材料的形狀相關。COMSOL Multiphysics? 軟件提供了多種定義曲線坐標系的方法（曲線坐標系可作為局部坐標系來定義材料的各向異性）。這篇文章，我們將討論每種曲線坐標系定義方法的概念以及如何進行選用。
各向異性特性
各向異性特性廣泛存在于各個領域，例如，具有地震各向異性的巖層、液晶顯示器中使用的液晶、航空工業中使用的輕質但仍能承受高負荷的材料，或者最接近生物軟組織性能的醫療替代品，等等。
曲線坐標系的基礎知識
讓我們了解一下這個案例，考慮一種碳纖維增強聚合物，其中嵌入環氧樹脂基體中的編織纖維沿纖維軸向具有較高的熱導率，在橫截面上具有較低的熱導率。如果想要使用熟悉的笛卡爾坐標系來表示纖維的各向異性幾乎是不可能的。但是，如果有一個跟隨纖維走向的坐標系，就可以直接設置各向異性特性。
環氧樹脂基體中的編織纖維。
如何確定這樣的坐標系呢？在物理學上，有許多效應會產生跟隨幾何形狀的矢量場，例如，順著纖維的流動，或者從纖維一端到另一端的熱傳導，甚至是產生磁場的一束載流導線。這些正是 COMSOL? 軟件中用來計算曲線系統的方法，所有這些方法都可以用來計算構成第一基矢 的矢量場 。由于大多數應用需要歸一化的矢量場，COMSOL Multiphysics 會自動除以 進行歸一化處理。第二個矢量場可以手動指定，笛卡爾坐標通常是一個不錯的選擇。以此為起點，我們重建第二基矢 ，確保它與 垂直，并被歸一化處理。最后，這兩個矢量的叉積得到第三基矢 。
在軟件內部，使用直角坐標系 進行計算，并將所有涉及不同坐標系的量轉換到 坐標系。
展開 各向異性元件中的偏振效應
雙折射和其他偏振效應是任何各向異性光學元件模擬的主要部分，在許多應用中都具有顯著的特點，其中包括液晶顯示器的制作。
VirtualLab Fusion為您提供了將各向異性介質以涂層或不同組件的形式包含在系統中的選項，例如分層介質組件或晶體板。。這實現了對單層和多層偏振器的完整模擬，如以下示例所示。
VirtualLab Fusion多層雙折射反射偏振器的模擬
在這個用例中，使用VirtualLab Fusion探索了交替雙折射層的數量與布拉格反射條件之間的關系。進一步研究了反射效率隨波長和入射角的變化規律。
單軸晶體中的偏振轉換
線偏振光在方解石晶體中的偏振轉換在VirtualLab Fusion中得到了驗證。
展開 各向異性傳導傳熱
算例說明
本案例介紹了具有各向異性導熱性的固體中的熱傳導模擬。正方形計算域中兩個相對的壁保持在均勻的溫度下，固體材料的導電性是用矩陣成分來解釋各向異性的，將模擬結果與溫度分布的解析解進行了比較。
計算域：計算域1mx1m
物質屬性：密度2719kg/m3，比熱871J/kg-K
邊界條件：左右兩側壁面溫度分別為100K和200K，上下兩側壁面溫度由profile文件設置
網格劃分
采用矩形網格，網格數量為400
計算設置
本次計算為穩態計算。
物質屬性
設置固體材料性質
將計算域設置為固體物質
邊界條件
設置左側和右側壁面溫度
上下兩側壁面溫度，由UDF設置
udf文件下載地址： https://pan.baidu.com/s/1FPmePy3IDY2aKr0_TKILKQ 密碼: tdun
計算結果
計算域溫度場云圖
計算值與解析解對比
沿x=0.5位置處溫度對比圖表
展開 
VirtualLab Fusion中的光學各向異性介質
摘要
光學各向異性，也被稱為雙折射，是產生各種光學現象及其相關應用的原因。VirtualLab Fusion提供了一種快速和嚴格的場跟蹤分析算法，該算法應用于S矩陣求解器，并工作在k域。在本應用案例中，介紹了各向異性介質的基本配置。
目錄中的各向異性介質
定義各向異性介質
雙軸晶體由三個方向的主折射率定義；
單軸晶體由o折射率和e折射率定義;
一般各向異性介質可以通過直接定義介電常數張量建立。
各向異性介質預覽
預配置晶體
VitualLab Fusion提供了一系列預設的晶體介質，可以從介質(Media)目錄中訪問。用戶還可以在目錄中導入和導出自定義的介質。
各向異性涂層
各向異性涂層可以在涂層(coating)目錄中找到，并應用于VirtualLab Fusion的所有光學表面。
各向異性晶體板
各向異性分層介質組件
各向異性表面
波片計算器
晶體板組件(Crystal Plate Component)和主窗口的計算器模塊(Calculators)允許訪問波片計算器，它可用于確定具有給定特性的波片的厚度和相位延遲。
展開 VirtualLab Fusion中的光學各向異性介質
摘要
光學各向異性，也被稱為雙折射，是產生各種光學現象及其相關應用的原因。VirtualLab Fusion提供了一種快速和嚴格的場跟蹤分析算法，該算法應用于S矩陣求解器，并工作在k域。在本應用案例中，介紹了各向異性介質的基本配置。
目錄中的各向異性介質
定義各向異性介質
雙軸晶體由三個方向的主折射率定義；
單軸晶體由o折射率和e折射率定義;
一般各向異性介質可以通過直接定義介電常數張量建立。
各向異性介質預覽
預配置晶體
VitualLab Fusion提供了一系列預設的晶體介質，可以從介質(Media)目錄中訪問。用戶還可以在目錄中導入和導出自定義的介質。
各向異性涂層
各向異性涂層可以在涂層(coating)目錄中找到，并應用于VirtualLab Fusion的所有光學表面。
各向異性晶體板
各向異性分層介質組件
各向異性表面
波片計算器
晶體板組件(Crystal Plate Component)和主窗口的計算器模塊(Calculators)允許訪問波片計算器，它可用于確定具有給定特性的波片的厚度和相位延遲。
展開 用于涂層和元件的各向異性介質
各向異性介質，尤其是晶體，長期以來一直是包括激光和顯示技術在內各種應用的關鍵部件。
最新版本2021.1的亮點
對于此類光路的設計、仿真和優化，VirtualLab Fusion 提供了快速且嚴格的電磁場解算器，可模擬電磁場通過各向異性介質的傳播，包括錐形折射和雙折射等偏振效應。
VirtualLab Fusion 中的光學各向異性介質
此用例介紹了各向異性介質的基本配置，包括其作為各向異性涂層的應用。然后可以將涂層和介質用作 VirtualLab Fusion 中不同元件的一部分。
雙軸晶體中的錐形折射
VirtualLab Fusion 中的快速物理光學仿真技術展示了 KGd 晶體的圓錐折射。
展開 用于涂層和元件的各向異性介質
各向異性介質，尤其是晶體，長期以來一直是包括激光和顯示技術在內各種應用的關鍵部件。
最新版本2021.1的亮點
對于此類光路的設計、仿真和優化，VirtualLab Fusion 提供了快速且嚴格的電磁場解算器，可模擬電磁場通過各向異性介質的傳播，包括錐形折射和雙折射等偏振效應。
VirtualLab Fusion 中的光學各向異性介質
此用例介紹了各向異性介質的基本配置，包括其作為各向異性涂層的應用。然后可以將涂層和介質用作 VirtualLab Fusion 中不同元件的一部分。
雙軸晶體中的錐形折射
VirtualLab Fusion 中的快速物理光學仿真技術展示了 KGd 晶體的圓錐折射。
展開 