ansys中激光模擬的案例
Ansys Zemax | 在OpticStudio中模擬高階激光光束
概要
本文描述了OpticStudio中可用于描述高階激光束的模型。一旦定義，這樣的光束可以在OpticStudio中使用物理光學傳播設計的任何光學系統中傳播。由矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的激光腔產生的光束可以用可用的Hermite-Gaussian, Laguerre-Gaussian和Ince-Gaussian光束模型來描述。
簡介
一般來說，激光的輸出可以通過求解傍軸波動方程得到。這個方程最常見的解是理想單模高斯光束。其它正交解集的存在依賴于給定系統的對稱性。1 它們可以用來模擬高階光束模式。
OpticStudio提供了建模三個其他解決方案的選項。所選擇的解將描述光束的初始電場分布，然后使用物理光學傳播(POP)對光束的后續傳播進行建模。
Hermite-Gaussian模型
對于矩形對稱的激光諧振腔，即矩形增益孔徑的激光諧振器，用Hermite-Gaussian模型給出了傍軸波動方程的合適解。這些模式的電場分布可以用Hermite多項式表示。這種模式可以在OpticStudio中使用POP設置對話框中內置的“高斯束腰”光束定義建模:
這種模式的基本輸入是束腰在X和Y上的寬度和在X和Y上的階數。以上設置演示如何模擬在X和Y方向上具有相同束腰寬度的(0,0)模式,對應于一個單模高斯光束。然而，輸入光束也可以是在X和Y上不對稱的高階Hermite-Gaussian光束，例如:
Hermite-Gaussian模型通常被稱為TEMm,n模，其中m是光束在X中的階數，n是光束在Y中的階數。同樣，高斯光束是TEM00模光束。
關于“高斯束腰”光束定義的輸入參數的進一步描述可以在幫助系統中“關于物理光學傳播”一節中找到。
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在這種條件下，應該使用高斯束腰選項來模擬光束模式。
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ANSYS高斯脈沖激光光源溫度場模擬APDL ￥100
以下為中間過程中的溫度場
本實例介紹在一個高斯脈沖激光光源溫度場的模擬，包含了脈沖激光的apdl程序，高斯光源的APDL程序，以及隨溫度變化的材料參數設置，apdl程序為參數化建模，只需修改相應的數據，即可更換模型參數。
下層基板：長1000微米，寬300微米，高300微米;上層板材：長1000微米，寬300微米，厚30微米。
激光照射上層板材，由寬度方向的中點進入，沿長度方向直線掃描一道，到另一邊中點結束
激光為普通高斯光源，形式為脈沖激光，如圖3，其中激光頻率=1/TCycle, 占空比=TPulse/TCycle
在模擬的過程中要實現激光功率，掃描速度，激光頻率和占空比的可變。求得上層板材中心位置溫度隨時間的變化曲線
1. 溫度場只考慮傳熱，不考慮對流以及輻射，環境溫度為室溫25攝氏度。
2. 材料的各項參數不是固定參數，而是隨溫度變化的參數。
激光參數：
光斑直徑：100微米
激光功率：200W
掃描速率v=800mm/s
占空比ra=0.5
激光頻率f=20000Hz
展開 ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模擬激光光束傳播：第三部分 使用物理光學傳播來模擬高斯光束
有以下三種工具可在 OpticStudio 的序列模式中模擬高斯光束傳播：
基于光線的方式
近軸高斯光束分析
物理光學傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學系統時的傳播和如何使用上述三種方式優化至最小光斑。
前面我們講到了本系列文章的前兩篇：
· 高斯光束理論和基于光線的方式
· 使用近軸高斯光束工具來模擬高斯光束
本文也會介紹適用于特定情況的最佳模擬方式，是系列文章的第三篇，重點介紹如何使用物理光學傳播工具來建模高斯光束，以及何時使用哪種工具。【 聯系我們下載文章中的附件。】
簡介
激光工程師經常發現有必要對激光在光學系統中的傳播進行建模。與基于光線的方法不同，物理光學傳播 (POP) 通過傳播相干波前來模擬激光光束，因此允許對任意相干光束進行非常詳細的研究。在接下來的章節中，我們將介紹如何使用 POP 建模光束傳播。
物理光學傳播
物理光學傳播通過傳播波前來模擬光學系統中的傳播。光束由離散采樣點的陣列上的數據表示，類似于用光線進行幾何光學分析的離散采樣。整個陣列通過光學表面之間的自由空間傳播。在每個光學表面上，系統會計算一個將光束從光學表面的一邊傳播到另一邊的轉換函數。因為光束是由其全部復值電場陣列描述的，所以物理光學傳播 POP 允許仔細研究任意相干光束，包括高斯或任何形式的高階多模激光束（光束是用戶可定義的）、遠焦衍射影響或有限鏡頭孔徑的影響（如空間濾波器）。這篇文章將不會深入如何使用物理光學傳播工具的細節。
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ansys激光熔覆溫度場模擬 ￥150
激光單道熔覆文件
ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模擬激光光束傳播：第二部分 使用近軸高斯光束工具來模擬高斯光束
有以下三種工具可在 OpticStudio 的序列模式中模擬高斯光束傳播：
基于光線的方式
近軸高斯光束分析
物理光學傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學系統時的傳播和如何使用上述三種方式優化至最小光斑。上周我們講到了本系列文章的第一篇：ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模擬激光光束傳播：第一部分-高斯光束理論和基于光線的方式。
本文也會介紹適用于特定情況的最佳模擬方式，是系列文章的第二篇，重點介紹如何使用近軸高斯光束分析工具對高斯光束建模。聯系我們下載文章中的附件。
介紹
OpticStudio 序列模式提供了三種模擬高斯光束傳播的工具：基于光線的方式、近軸高斯光束和物理光學傳播 (POP)。基于光線的方式利用幾何光線追跡來建模光束傳播。近軸高斯光束計算高斯光束通過近軸光學系統傳播時的各種光束數據，包括光束尺寸和束腰位置。而 POP 通過傳播相干波前來模擬激光光束，能對任意相干光束進行詳細的研究。本系列的三篇文章討論了如何使用這三種方法來建模高斯光束。本文將介紹方法2 - 用近軸高斯光束模擬激光光束傳播。
近軸高斯光線分析
該工具在分析 (Analyze)... 激光和光纖 (Lasers and Fibers)... 高斯光束 (Gaussian Beams)…近軸高斯光束 (Paraxial Gaussian Beam) 中。近軸高斯光束分析是一種交互式功能，可以作為一個“計算器”快速計算高斯光束的特性。該功能需要定義初始輸入光束的屬性及其M2值，來模擬理想模式和混合模式的高斯光束。它的優點是允許您輸入理想模式和混合模式 (M2>1) 兩種狀態的高斯光束，并顯示光束傳播至光學系統每個表面時的光束數據。
展開 workbench中單元殺死方法模擬激光燒結 ￥35
在生產加工工藝當中，激光切割已經成為越來越多的一種加工方法，因為其快捷高效，能量高度集中，成本低，在小型零件當中得到了廣泛的應用。已成為現代制造領域的關鍵技術之一。激光加工的最大問題是其溫度的變化過程，需要考慮激光加工時間和燒蝕完成后對周圍溫度的影響。
ANSYS經典界面可以采用單元殺死（ekill）的方法完成激光燒結的仿真分析過程，而本次分析在workbench中模擬激光對平板的燒蝕過程，查看溫度的變化過程。主要操作過程為workbench中建立模型，插入APDL命令方式加載熱通量，并采用瞬態熱分析方法獲取結果溫度隨時間變化的結果。
（聯系作者fwz0703@163.com）.
本次實例主要學習的知識點如下：
二維溫度場的瞬態計算方法和設置方法
單元殺死ekill的用法
單元殺死之后的單元處理方法
單元表層節點的選擇以及需求位置的節點選擇
指定位置熱通量的加載方法
后處理結果選擇超過一定溫度值的單元并抑制的方法
循環加載計算和重啟動計算的命令方法
結果后處理的方法，提取結果的方法
模型如下圖所示，建立二維平面，打開熱分析之前選擇2D分析
劃分網格如圖所示，將激光加載位置劃分密集的網格，后面平板位置采用過渡方式逐漸稀疏網格密度，減少單元計算量
加載邊界條件，將外側面設置為環境溫度20度，上表面中間位置設置熱通量模擬激光燒蝕的能力分布，中間需要添加APDL命令，來控制單元的抑制和選擇以后后期的處理詳細過程參考一下的workbench源文件
（聯系作者fwz0703@163.com）.
展開 Ansys Zemax | 使用 OpticStudio 進行閃光激光雷達系統建模（中）
在消費類電子產品領域，工程師可利用激光雷達實現眾多功能，如面部識別和3D映射等。盡管激光雷達系統的應用非常廣泛而且截然不同，但是 “閃光激光雷達” 解決方案通常都適用于在使用固態光學元件的目標場景中生成可檢測的點陣列。憑借具有針對小型封裝結構但可獲取三維空間數據方面的優勢，固態激光雷達系統在智能手機和筆記本電腦等消費類電子產品中日益普及。在這個系列的文章中，我們將探討如何使用 Ansys Zemax OpticStudio 對此類系統進行建模，包括從序列初始設計到集成機械外殼的整個流程。
該文章為閃光激光雷達系統建模系列文章的第二篇。（點擊查看第一篇）
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簡介
激光雷達系統在工業界中有著多種場景下的應用，對應于不同種類的激光雷達系統（比如用于掃描元件或確定視野的系統等），本示例將主要探索如何使用衍射光學元件來復制光源陣列在目標場景中的投影。成像透鏡系統隨后可觀察到投影的光源陣列，以獲取投射光線的飛行時間信息，進而生成投影點的深度信息。
在本文中，我們將介紹如何將上篇的序列模式起始結構進行轉換，并向非序列模型中添加更多細節。我們還將應用 ZOS-API 在閃光激光雷達系統中生成一些時間飛行結果。
初始轉換至非序列模式
為了觀察這兩個模塊結合成為整個系統將如何工作，我們可以在每個系統中使用 “轉換至非序列模式組” 工具（可以在 文件選項卡…轉換至非序列模式組 中找到）來生成照明和成像子系統的非序列模型。
展開 ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模擬激光光束傳播：第一部分-高斯光束理論和基于光線的方式
有以下三種工具可在 OpticStudio 的序列模式中模擬高斯光束傳播：
基于光線的方式
近軸高斯光束分析
物理光學傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學系統時的傳播和如何使用上述三種方式優化至最小光斑。本文也會介紹適用于特定情況的最佳模擬方式。
本文是三篇系列文章的第一篇，旨在介紹用基于光線的方式來模擬激光光束傳播。聯系我們下載文章中的附件
簡介
OpticStudio 序列模式提供了三種模擬光束傳播的工具:
基于光線的方式。 此工具用幾何光學追跡模擬光束傳播。
近軸高斯光束。 此工具模擬高斯光束且在光線通過近軸光學系統時報告包括光束尺寸和束腰位置的光束數據。
物理光學傳播 (POP)。此工具通過傳播相干波前來模擬激光光束傳播，因此允許對任意相干光束進行非常詳細的研究。
這個系列的三篇文章旨在介紹如何用三種方式模擬高斯光束。在本文中我們將介紹方法一：如何用基于光線的方式來模擬激光光束傳播。
高斯光束理論
一個束腰為 w0 的理想高斯光束可以用以下三個參數中的任意兩個進行描述，如圖下所示：
波長 λ
束腰 w0
發散角 θ
光束尺寸可以作為距束腰位置距離的函數。注意 OpticStudio 使用光束直徑的半寬，即半徑來描述光束寬度。
對于遠離束腰處，光束尺寸線性擴展。光束的發散角如下
在這里 zR 是光束的瑞利距離：
光束的相位曲率半徑是到光束束腰的距離z的函數：
這意味著在束腰位置 z = 0 處半徑為無窮大，在 z = zR 處達到最小值 2 zR，當 z 趨于無窮時，半徑漸近于無窮大。
展開 Ansys Zemax | 如何在 OpticStudio 中模擬人眼
點擊圖片查看培訓詳情
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展開 如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座 ￥299
最近有很多同學聯系我，問到如何數值模擬三維隔震支座。假期加個班，做個算例分析。
1. 包含的內容
（1）算例模型命令流
（2）三維隔震支座命令流
（3）計算過程excel文件
（4）建筑隔震橡膠支座規范
（5）常用隔震支座的設計參數
2. 進階內容（需另付費，有需要可聯系）
（1）隔震支座在ANSYS中的批量建模方法，預計時間2024年02月
（2）如何在ABAQUS中模擬非線性單位隔震支座（連接器單元），預計時間2024年03月
3. 解決的問題
（1）如何在ANSYS中模擬橡膠隔震支座？
（2）如何確定隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系？
（3）如何模擬隔震支座的非線性特性？
（4）如何驗證隔震支座模擬的正確性？
4. 隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系
我們知道，實際應用中，我們可以采用廠家提供的標準型號的隔震支座，也可以訂制特殊類型的隔震支座，不管采用那種形式，在仿真模擬時，我們都要將設計參數與隔震模型的力學參數對應起來，從而進行力學分析。
ANSYS中并沒有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過組合單元模擬隔震支座的力學特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個單元有2個節點，每個節點有3個自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個平動或轉動位移。水平方向上，采用COMBIN40單元模擬隔震支座的水平剛度和阻尼，COMBIN40單元將彈簧、滑塊和阻尼器并聯，再用串聯的方式與間隙耦合形成組合體，適用于多種情況的分析。該單元可以引入雙線性強化模型，并考慮粘滯阻尼的影響。詳細參考《ANSYS結構分析單元與應用》。
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ANSYS 在大壩數值模擬中的應用
ANSYS 在大壩數值模擬中的應用
朱一飛1，郝 哲2，楊增濤2
（1. 東北大學 資源與土木工程學院，沈陽 110004；2. 沈陽大學 建筑工程學院，沈陽 110044）
摘 要：闡述了ANSYS 大型有限元分析軟件的功能和分析過程；基于現場調研和實測收集的相關壩體資料，用ANSYS 對
阜新電廠四灰場主壩進行了數值模擬及分析，得出了壩體位移、各種應力等值線、應變、破碎區域等重要信息，其結論可為
土壩運行期間的精密監測提供依據，并及時向企業單位及設計部門反饋信息，保證壩體運行安全、經濟、合理。
ANSYS在大壩數值模擬中的應用.pdf
展開 ANSYS AUTODYN在水下爆炸模擬中的應用
由于ANSYS AUTODYN采用比普通一階Euler更精確的高階Euler求解技術，所以在水下爆炸模擬中能更接近試驗數據，計算結果如圖1、2所示：
圖1 用Euler-Godunov求解器模擬水下爆炸沖擊波傳播及圓筒結構響應
圖2 試驗值與數值計算結果比較
計算結果映射（Remap）技術
傳統的某些顯式有限元軟件雖然能夠模擬爆炸沖擊波與結構的相互作用，然而計算資源大量消耗在流體單元中，因此只能進行近場爆炸局部結構的破壞，對于遠場爆炸以及整船的爆炸動響應計算非常困難，難以在工程中應用。
ANSYS AUTODYN提供的Remap技術，可以把三維計算問題的某初始時間段在一維中模擬，然后把一維結果映射到三維數模中再繼續求解。
ANSYS AUTODYN的 Remap技術在水下爆炸中應用的具體思路是：由于炸藥爆炸后形成的沖擊波在自由場中的傳播是球對稱的（當沖擊波到達自由表面、底部或遇到結構時會形成反射區，此時，沖擊波的波陣面不再球面對稱），因此，炸藥的起爆以及沖擊波在自由場中的傳播可以在一維場中計算，當沖擊波將到達結構或界面時，再把一維的計算結果映射到三維模型中繼續計算，因此，避免計算資料過多地消耗在流體單元上，從而實現遠場爆炸及整船動態響應計算。
圖3為Remap技術在水下爆炸中的應用，首先建立球對稱一維楔形爆轟模型以計算沖擊波的傳播，然后再Remap到三維模型中繼續計算沖擊波的傳播以及與結構的相互作用。
圖3 ANSYS AUTODYN的 Remap技術在水下爆炸中的應用
部件（PART）激活、抑止技術
艦載設備抗沖擊安全性的強弱直接影響艦船的戰斗力和生命力。
展開 Ansys Zemax | 模擬 AR 系統中的全息光波導：第一部分
AR系統通常使用全息圖將光耦合到波導中，從而將光從顯示引擎傳輸到佩戴者的眼睛。本文演示了如何在 OpticStudio 中使用全息圖表面作為平面波導結構內的耦合器。(聯系我們獲取文章附件)
推薦閱讀第二部分：ZEMAX | 模擬 AR 系統中的全息光波導：第二部分
簡介
增強現實 (AR) 是一種將在屏幕上的虛擬世界與現實世界的場景結合并交互的技術。本文演示了如何利用全息技術在序列模式下建立一個用于增強現實的光學系統。
增強現實系統和全息圖
全息圖是記錄在高分辨率感光乳劑上的干涉圖案。全息系統的使用中存在兩個不同的階段：構造階段和重構階段，分別適用于全息圖的構建和作為光學元件的使用。有關該主題的詳細內容，請參考文章：“如何在OpticStudio中建模全息圖”。
在普通的AR系統中，光通過全息圖耦合到波導中，從而將相關信息從顯示器傳輸到眼睛。波導的優點是它很大程度上是透明的，不會阻擋來自現實世界的光。在這篇文章中，我們將指導您使用嵌入PMMA材料的反射全息圖來建模一個簡單的AR設計。
規格和設計策略
我們將從一個簡單的設計開始，然后進一步完善系統。初始規格是：
出瞳距離= 15mm
瞳孔直徑= 3mm
FOV = 10度
波導厚度= 10mm
光線將通過全息圖耦合到波導中。全息圖將被嵌入到PMMA材料中且出口面將會傾斜45度。根據程序的實際工作方式，系統會被“反向”建模。現實中（物理系統中），AR系統的光源是微顯示器，而成像平面將是人眼的視網膜（AR系統的出瞳和人眼系統的入瞳將被放置在同一位置）。但為了在OpticStudio中準確建模且有效優化系統，物理系統的出瞳被定義為在OpticStudio中建模系統的入瞳，而微顯示器被視為系統的“像平面”。
展開 ANSYS在土工數值模擬中的應用
新手報道，請大家多多指教，向大家更好學習！
