ansys人體建模的案例
Ansys Zemax | 如何建模人體皮膚以及光學心率探測器
本文演示了如何在 Zemax OpticStudio 中對人體皮膚建模以進行生理測量，并說明了使用 ZOS-API 對基于 PPG 的心率傳感器進行的時間相關模擬。(聯系我們獲取文章附件)
簡介
PPG 器件由紅外或可見光波長范圍內的發光二極管 (LED) 和光電探測器組成。它們提供了一種簡單的光學技術來檢測組織中的血容量變化，因為血液比周圍的組織對光具有更強烈地吸收和散射效應。因此，血液的脈動將導致檢測器信號發生相反的相位變化。本文介紹如何在 OpticStudio 中模擬人體皮膚組織模型，并演示如何使用 ZOS-API 應用程序模擬 PPG 設備隨時間推移的測量信號。
基礎設計
PPG 傳感器可設計為反射或透射模式。由于光的穿透深度取決于其波長，因此綠色和黃色 LED 光線最適合在淺表血流中進行測量，并且通常以反射模式使用。另一方面，紅外和近紅外波長更適合測量深層組織血流，可用于透射模式。在次案例中，我們展示了一個反射 PPG 設備。
我們的目標是根據相關文獻中發表的數據開發一個逼真的皮膚模型。因此，我們打算應用某種波長，通常設置為對應皮膚和血液的光學參數在文獻中廣泛可見的波長，并且也接近商業設備中最常用的波長。因此，我們建模選擇了 575nm 的波長，并使用 QSMF-C160 LED (Avago Technologies) 作為光源。此 LED 的模型可以直接從 Radiant Source Model 數據庫下載，并且可以通過從 Radiant Source Model 文件生成的光線來創建光源文件。
人體皮膚建模
為了模擬人體組織介質中的光傳輸，我們創建了分層皮膚模型，該模型考慮了表皮、真皮和皮下脂肪的組織結構。
展開 Ansys Zemax | 如何建模人體皮膚以及光學心率探測器
本文演示了如何在 Zemax OpticStudio 中對人體皮膚建模以進行生理測量，并說明了使用 ZOS-API 對基于 PPG 的心率傳感器進行的時間相關模擬。
簡介
PPG 器件由紅外或可見光波長范圍內的發光二極管 (LED) 和光電探測器組成。它們提供了一種簡單的光學技術來檢測組織中的血容量變化，因為血液比周圍的組織對光具有更強烈地吸收和散射效應。因此，血液的脈動將導致檢測器信號發生相反的相位變化。本文介紹如何在 OpticStudio 中模擬人體皮膚組織模型，并演示如何使用 ZOS-API 應用程序模擬 PPG 設備隨時間推移的測量信號。
基礎設計
PPG 傳感器可設計為反射或透射模式。由于光的穿透深度取決于其波長，因此綠色和黃色 LED 光線最適合在淺表血流中進行測量，并且通常以反射模式使用。另一方面，紅外和近紅外波長更適合測量深層組織血流，可用于透射模式。在次案例中，我們展示了一個反射 PPG 設備。
我們的目標是根據相關文獻中發表的數據開發一個逼真的皮膚模型。因此，我們打算應用某種波長，通常設置為對應皮膚和血液的光學參數在文獻中廣泛可見的波長，并且也接近商業設備中最常用的波長。因此，我們建模選擇了 575nm 的波長，并使用 QSMF-C160 LED (Avago Technologies) 作為光源。此 LED 的模型可以直接從 Radiant Source Model 數據庫下載，并且可以通過從 Radiant Source Model 文件生成的光線來創建光源文件。
人體皮膚建模
為了模擬人體組織介質中的光傳輸，我們創建了分層皮膚模型，該模型考慮了表皮、真皮和皮下脂肪的組織結構。
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03
人體皮膚建模
為了模擬人體組織介質中的光傳輸，我們創建了分層皮膚模型，該模型考慮了表皮、真皮和皮下脂肪的組織結構。由于此例的主要目標是模擬基于 PPG 的心率傳感器，其中關鍵點是測量由血液脈動引起的變化，因此我們專注于準確地建模可以觀察到這種脈動的皮膚層。因此，我們分別對不同血含量值的真皮亞層進行建模，即真皮乳頭層、毛細血管下皮層、上層血網真皮層、網狀真皮層和深部血網真皮層。另一方面，由于表皮中沒有血液含量，為了保持模型簡單我們只使用一個厚表皮層，它包含所有角質層、顆粒層、棘層和基底層。最后，與大多數已發布的皮膚模型類似，我們也用一層結構表示皮下脂肪。
上述所有皮膚層在 OpticStudio 中都建模為矩形物體，每層的厚度值基于文獻數據，通過使得側面沒有漏光的方式來確定橫截面的尺寸。通過使用上一個層作為參考對象并對上一個層的 Z 長度單元格中的 Z 位置值應用 Pickup 求解來放置后續層結構。該解決方案確保了各層結構緊貼在一起，之間沒有任何間隙。
自定義組織層結構
由于本案例研究僅依賴于文獻中發表的數據，因此我們在整個建模過程中并未進行任何新的測量。盡管模型參數基于已發布的數據，但需要注意的是，人體皮膚的光學參數在不同人群中可能存在明顯差異。因此，特定主題可能需要使用不同的參數。所以，如果您的特定應用可以獲得更準確的數據，請制定相應的組織結構模型。
詳細表示皮膚中的所有每條血管將需要添加數百個具有復雜空間排列的物體，并且會降低模型的通用性，因此這種類型的建模在文獻中并不進行考慮，所以我們也沒有應用這種建模方式。相反，我們通過計算血液和周圍組織結構的光學參數的加權平均值來考慮不同皮膚層的血液含量。
展開 RecurDyn 成功案例：基于人體建模的可穿戴機器人設計與仿真
┃仿真過程
①獲取人體運動測量數據、人體程序、創建人體模型和輸入運動數據的“Bio-motion”
②將生成的人體模型導入 RecurDyn，然后實現動力學模型
③利用襯套將人體與穿戴機器人相結合，仿真人體的動態行為
*獲取可穿戴機器人運動結果
④地面反作用力（GRF）和可穿戴機器人運動數據輸入后的動力學分析
⑤獲取可穿戴機器人執行器所需的扭矩數據和機器人關節容許角度（ROM）
⑥利用可穿戴機器人執行器的位移和速度數據構建控制聯動模型，并進行聯合仿真
圖2 人體模型的創建
┃關鍵分析技術
利用RecurDyn/Bio-motion創建人體動力學模型
人體和可穿戴機器人通過皮帶連接以及動力學建模
使用 ProcessNet進行定制應用后處理和各種人體運動測量數據
動力學模型和Simulink控制聯合仿真
┃RecurDyn工具包
RecurDyn/Professional
RecurDyn xSimulink Co-simulation (RecurDyn/Control) or CoLink
ProcessNet
┃面臨的工程問題
在驗證階段難以預測測試中的破損而帶來的時間和金錢的損失
直接佩戴樣機具有一定危險性
修改設計變量（設計、執行器容量和允許的運動角度）帶來重復過度的實驗時間和成本
需要通過各項人體模型身體外觀對穿戴機器人進行驗證
┃解決放案
使用人體模型構建動力學模型，以驗證每個關節的扭矩載荷
使用逼真的、多樣化的人體模型進行仿真
展開 
Ansys整車碰撞及人體防護白皮書
隨著寶馬在 2020 年轉向 ANSYS LS-DYNA，這一比例也在增加；
2. 汽車公司的供應商在普遍使用 LS-DYNA。
比如：安全氣囊和約束系統供應商使用 LS-DYNA。這些公司一直在開發新技術，這些新
技術會被引入到碰撞模型中，而這些新技術會在 LS-DYNA 中實現；
3. 假人制造商開發的碰撞模擬中使用的假人模型通常是為 LS-DYNA 開發的。
這是因為他們最大的用戶群使用 LS-DYNA。這個龐大的用戶群的好處是，它允許假人供應商愿意為其研發精確和穩定的虛擬模型。準確、可靠的假人模型是汽車企業所需要的，對汽車企業的產品安全技術至關重要。
4. 為商業用途開發的人體（生物）模型首先在 LS-DYNA 中開發。
然后，它被改動用于其他軟件代碼。這為 LS-DYNA 用戶提供了更大的準確性優勢。通過選擇 LS-DYNA 作為第一個代碼并發現它是成功的，LS-DYNA 在業界具有成熟的優勢；
這對潛在的 LS-DYNA 用戶來說是一大優勢，因為他們可以使用成熟的 LS-DYNA 模型。
其他軟件代碼的模型可能不那么準確，或者在一些競爭代碼中不可用。
5. 今天的車輛廣泛使用先進的安全氣囊和安全帶約束系統。
LS-DYNA 具備完善的安全氣囊和約束系統建模功能，并保持技術更新，以滿足大量用戶對新技術的要求。ANSYS LST 為 LS-DYNA 用戶提供安全氣囊和約束系統相關高級功能；
6.
ANSYS LST 向所有獲得許可的 LS-DYNA 用戶免費提供 LST 假人、壁障、輪胎模型。
LST 假人、壁障、輪胎模型是與我們的用戶密切合作開發的。這些虛擬模型和壁障模型不斷更新。所有更新均向 LS-DYNA 用戶免費發布；
7.
展開 ansys經典apdl 曲線拱 箱梁橋建模 預應力 實體建模 ￥99
ansys經典apdl 曲線拱 箱梁橋建模 預應力 實體建模
ANSYS網絡研討會——利用ANSYS Fluent進行發動機艙熱建模
ANSYS Fluent中包含的不同子模型可用于進行上述各類仿真。本網絡研討會將簡要介紹模型和最新程序。在研討會結束前，ANSYS專家還將一一解答您的提問。
注冊免費觀看網絡研討會！
利用ANSYS Fluent進行發動機艙熱建模
ANSYS APDL斜拉橋精細化建模與仿真分析案例 ￥39.9
模型簡介
圖1-1 Ansys斜拉橋全橋模型
圖1-2 恒載位移情況（mm）
圖1-3 索力提取（N）
本案例提供了一套基于ANSYS APDL的斜拉橋全參數化建模與仿真分析解決方案，涵蓋主梁、索塔及斜拉索的模擬，適用于橋梁工程領域的結構分析、索力優化及二次開發需求。模型采用經典單元類型（Beam188、Link180），跨徑布置為100m+220m+100m，包含完整的命令流文件（.mac）與模型數據庫文件（.cdb），用戶可直接運行或基于現有框架快速擴展功能。
1.2. 核心內容與文件說明
1.2.1. 模型文件
stayedCableBridge.cdb：已生成的有限元模型數據庫，包含幾何、單元、材料及邊界條件定義，可直接導入ANSYS進行求解或后處理。【也可以直接接入到命令界面進行修改】
Stayed Cable Bridge.mac：模型分析的APDL命令流腳本，含求解及后處理等關鍵步驟包括。
1.2.2. 模型特點
單元類型科學選擇：
Beam188：適用于主梁與索塔的彎曲-剪切耦合分析，支持自定義截面形狀；
Link180：模擬斜拉索的索-梁/塔錨固行為，可通過初應變法實現索力精準控制。
可通過節點坐標的修改進行：
參數化設計：跨徑、塔高、索面布置等關鍵參數可快速修改，適應不同橋型需求。
非線性兼容性：支持幾何非線性分析（如大位移、索松弛），為復雜工況提供可靠依據。
案例優勢與應用場景
1.2.3.
展開 超大跨懸索橋 ANSYS 建模案例 ￥49.9
本案例基于 ANSYS APDL 平臺，采用魚骨梁建模思路，結合 BEAM188 與 LINK180 元素的特性，構建了一個精細、穩定、可擴展的懸索橋仿真模型案例。該模型提供了一個開箱即用、萬變不離其宗的基礎案例。主纜精細化找形筆者也開發了一個單獨的軟件，有興趣的可以私信一起討論。
超大跨鋼管混凝土拱橋 ANSYS APDL 精細化建模案例介紹 ￥39.9
案例概述
本案例展示了一個基于 ANSYS APDL 的超大跨鋼管混凝土拱橋有限元建模與分析過程。橋梁主跨超過 400 米，模型采用雙單元法（Double-Element Method），以簡化且合理的方式模擬鋼管混凝土拱橋在彈性階段的整體受力與剛度特性。模型經過充分驗證，可一次性完成恒載分析并順利收斂，結果穩定可靠，可作為工程參考和教學示例的基礎模型。
該案例提供了完整的可運行文件，包括模型文件（TrussArcBridge.cdb）和計算命令流文件（TrussArcBridge.mac），用戶可直接在 ANSYS 環境中加載并執行，也適用于ansys workbench，快速得到結構受力結果。
圖1-1 模型
圖1-2 邊界
圖1-3 位移結果
1.2. 建模思路與單元劃分
模型采用以主拱、吊索、橋面體系為核心的空間有限元結構體系。主拱肋及桁架部分采用 BEAM188 單元，用以模擬具有彎曲和剪切變形能力的空間桿件；吊索采用 LINK180 單元，主要承受軸向拉力，計算效率高且穩定性好；橋面采用 SHELL181 單元，用以反映組合橋面的彎曲與剪切剛度，實現橋面與主拱的合理協同。
材料部分采用彈性模型，鋼管混凝土雙單元法理，既保證了分析的合理性，又避免了復雜的非線性求解過程。邊界條件采用固結與簡支混合形式，可根據不同橋型和設計要求靈活修改。
該模型采用合理的節點耦合與剛度協調方式，確保鋼管與混凝土、拱肋與橋面、吊索與桁架之間的力學傳遞真實可靠。
1.3. 案例文件說明
TrussArcBridge.cdb：為模型文件，包含節點、單元、截面、材料及邊界定義，可直接在 ANSYS 中導入使用。
展開 肋環型網殼結構 ANSYS 參數化建模與自動出圖案例介紹 ￥19.89
文件可在 ANSYS APDL 中直接運行，修改參數后即可生成完整模型并執行計算與出圖。
1.7. 案例總結
肋環型網殼結構在空間結構體系中具有代表性，其幾何特征復雜、參數多、建模過程繁瑣。本案例通過 APDL 參數化編程方法，實現了從幾何定義、單元生成到結果出圖的自動化流程，大幅提升了建模效率與分析便捷性。
該模型既可作為快速驗證結構可行性的小工具，也可作為進一步進行屈曲分析、穩定性研究和二次開發的基礎模板。對于從事空間結構建模、科研分析或教學應用的用戶而言，本案例提供了一種簡潔、高效、可擴展的建模方案。
展開 
【Ansys線上直播回看】Ansys RaptorH：高速SoC、混合信號及射頻芯片的電磁建模
『點擊觀看直播回放』
Ansys RaptorH仿真解決方案也已正式通過三星Foundry認證，用于研發高速SoC和2.5維/三維集成電路（2.5D/3D-IC）。本次會議主要介紹Ansys全新的芯片級電磁分析工具RaptorH，該工具將應用領域擴展到芯片和其構成的電子系統。增強后的片上電磁仿真工具RaptorH將包括Ansys HFSS標準引擎并將其集成到易用的界面中，以供芯片設計人員使用，同時工具保持了Ansys RaptorX的速度與大容量。
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
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展開 隔震支座在ANSYS中的批量建模方法 ￥100
<p>在如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座一文中，作者介紹了三維隔震支座的建模方法。然而，在實際工程中，為了達到隔震目標，隔震支座的數量會達到幾十個甚至上百個。因此，如何在ANSYS中對隔震支座進行批量建模是至關重要的。</p><p><br></p><p>1. 包含的內容</p><p>（1）說明文本</p><p>（2）三維隔震結構命令流文件（隔震支座批量建模）</p><p>（3）驗證過程excel文件</p><p><br></p><p><br></p><p>2. 解決的問題</p><p>（1）如何在ANSYS中對隔震支座進行批量建模？</p><p><br></p><p>3. 研究的依據</p><p>[1] 龔曙光, 謝桂蘭, 黃云清. ANSYS 參數化編程與命令手冊[M]. 機械工業出版社, 2009.</p><p><br></p><p>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</p><p>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。</p><p>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。
展開 【11月15-16日 深圳】ANSYS官方培訓—ANSYS高速串并行總線高精度建模與自動化分析
ANSYS高速串并行總線高精度建模與自動化分析
培訓背景
隨著信號傳輸速率的提高，電子設備中的串并行總線信號越來越多。這些高速GHz信號具有傳輸距離遠、容量大、布線方便的優點等諸多優點，然而在應用中也存在高速信號完整性問題。 在電路設計層面上，高速信號電路面臨復雜的時序、眼圖、抖動等指標，以及嚴重的碼間干擾（ISI）問題。而傳輸線、過孔等結構等在高頻信號下的趨膚深度等高頻特性也都極大影響系統性能
ANSYS是業界領先的CAE仿真軟件供應商，其針對高速串并行鏈路的設計需求和挑戰，提供了完整的設計流程和方案。可以幫助設計者完成從傳輸線、過孔建模，全波電磁仿真，系統鏈路分析等仿真設計。其中，HFSS作為全波電磁仿真的黃金工具，在業界一直廣受推崇，其提供了高效高精度的電磁場算法，而最新版本中集成的HFSS 3D Layout功能，為工程師提供了更加熟悉的EDA設計環境，可以快速高效的分析各類高速信號設計問題。
本次培訓主要針對PCB硬件、Layout及SI工程師，內容包括高速串并行鏈路的仿真方法和手段，為提升相關科技工作者的技術水平，普及ANSYS軟件高級功能。因此，ANSYS公司特開辦“ANSYS高速串并行總線高精度建模與自動化分析”。
培訓合格者發放ANSYS技術培訓認證證書。
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