ansys玻璃模擬的案例
CFD玻璃熔爐仿真：CelSian 點狀網格上的玻璃熔爐模擬慶祝 2022 年國際玻璃年
一些最初的模擬方法基于這一原理，工作方式如下：一個過程被切割成許多小盒子，每個盒子都應用物理定律（圖 1）。在整個過程中，盒子之間會交換信息。這就是我們今天所知道的計算模擬工具的基本原理，稱為計算流體動力學或 CFD。
圖 1. 控制體積上的能量流平衡示例
計算天氣
天氣預報是一個眾所周知的模擬風、雨和溫度的例子，它將用來預測近期的天氣。圖 2 是一個氣候模型示例，其中地球大氣被離散化為多個連接框，在每個連接框中，使用一組方程研究當地情況。該模型包括所有影響氣候的基本因素，如大氣、海洋、陸地和海冰。該模型的邊界包括入射太陽能和反射到空間的熱量。
天氣預報模型已融入我們的日常生活；我們用它們來安排我們的日常活動，例如我們決定如何上下班
圖 2. 美國 NOAA，一個基于海洋和大氣相互作用的模型[2]
CelSian 的玻璃熔爐模擬
CelSian推出了一款用于玻璃熔爐模擬的模擬軟件，名為 GTM-X，類似于用于天氣預報或用于汽車和飛機行業的軟件。該軟件配備了專用模型，可以準確模擬玻璃熔爐內的現象。來自實驗室實驗的數據和多年的現場經驗被用于定義和驗證專用模型，例如批處理毯模型 [4] 和計算沙粒溶解的模型 [3]。CelSian 的實驗室支持冷頂爐的建模，因為對全電爐技術的需求突然激增（圖 3）。
圖 3. CelSian 實驗室冷頂爐中的玻璃熔體是使用紅外相機拍攝的（左）；熔爐的俯視圖，其中砂（批料）用于成型玻璃，熱量從熔爐的側面施加（右）。
GTM-X 被 CelSian 的內部工程師用于工藝改進項目，并被外部團隊用于分析玻璃生產商和熔爐設計師的工程需求。該軟件有助于滿足當前的行業要求，例如低能耗、優質產品、低排放和更長的熔爐壽命。該軟件的持續開發是由來自行業的寶貴反饋推動的。
展開 Ansys Zemax | 光學系統設計中如何使用玻璃替換方法來優化玻璃
在光學系統中選擇最優玻璃材料時，Conrady d-D以及模型玻璃等傳統的玻璃選擇方法提供的幫助有限。本文介紹了如何使用玻璃替換方法進行直接玻璃優化，以及在考慮玻璃的可用性、成本及耐候性等因素時，如何進一步嚴格挑選玻璃。
簡介
玻璃替換方法是OpticStudio中選擇玻璃最有效的方法。玻璃替換方法可直接修改玻璃類型，然后重新優化系統，以確定新的玻璃是否是更好的設計方案。
當玻璃被設置為“substitute”求解時，OpticStudio將自動完成此過程。如果一種玻璃被標記為可替換 (Substitute) 玻璃，則全局優化算法（Hammer和Global Search）將在優化過程中自動執行此類玻璃的迭代替換。這樣可使OpticStudio在不借助于理想化玻璃色散的情況下優化系統。本文將提供此方法的一個示例。
玻璃替換
OpticStudio中處理玻璃優化的方式與處理其他數據的方式有些不同。直接優化玻璃選擇是一件很困難且不可預測的過程，因為玻璃的屬性是不連續的。
選擇玻璃的傳統方法是使用某種模型玻璃。模型玻璃方法是使用一些數值參數將玻璃色散理想化，然后優化這些參數，同時將參數值或計算的折射率值約束為類似可用的玻璃。在可見光區域，可以使用Conrady d-D方法進一步簡化該方法。這種方法僅對少數不同波長的光線進行追跡、縮放，然后使用優化方法使其差異變為零值。
如果一種玻璃被描述成有一定折射率、阿貝數和部分色散偏離的“模型玻璃”，則可以將這些模型參數設置為變量，然后像其他數值參數一樣進行優化。然而，模型玻璃方法存在一個嚴重的缺陷，即在使用模型玻璃方法獲得良好的設計方案之后，必須將模型玻璃轉換為真實的玻璃，然后再使用新選擇的玻璃來重新優化該設計。
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概要
在光學系統中選擇最優玻璃材料時，Conrady d-D以及模型玻璃等傳統的玻璃選擇方法提供的幫助有限。本文介紹了如何使用玻璃替換方法進行直接玻璃優化，以及在考慮玻璃的可用性、成本及耐候性等因素時，如何進一步嚴格挑選玻璃。
簡介
玻璃替換方法是OpticStudio中選擇玻璃最有效的方法。玻璃替換方法可直接修改玻璃類型，然后重新優化系統，以確定新的玻璃是否是更好的設計方案。
當玻璃被設置為“substitute”求解時，OpticStudio將自動完成此過程。如果一種玻璃被標記為可替換 (Substitute) 玻璃，則全局優化算法（Hammer和Global Search）將在優化過程中自動執行此類玻璃的迭代替換。這樣可使OpticStudio在不借助于理想化玻璃色散的情況下優化系統。本文將提供此方法的一個示例。
玻璃替換
OpticStudio中處理玻璃優化的方式與處理其他數據的方式有些不同。直接優化玻璃選擇是一件很困難且不可預測的過程，因為玻璃的屬性是不連續的。
選擇玻璃的傳統方法是使用某種模型玻璃。模型玻璃方法是使用一些數值參數將玻璃色散理想化，然后優化這些參數，同時將參數值或計算的折射率值約束為類似可用的玻璃。在可見光區域，可以使用Conrady d-D方法進一步簡化該方法。這種方法僅對少數不同波長的光線進行追跡、縮放，然后使用優化方法使其差異變為零值。
如果一種玻璃被描述成有一定折射率、阿貝數和部分色散偏離的“模型玻璃”，則可以將這些模型參數設置為變量，然后像其他數值參數一樣進行優化。然而，模型玻璃方法存在一個嚴重的缺陷，即在使用模型玻璃方法獲得良好的設計方案之后，必須將模型玻璃轉換為真實的玻璃，然后再使用新選擇的玻璃來重新優化該設計。
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付費內容為算列，求解文件無版本限制，另有答疑服務。
Ansys Zemax | 如何使用模型玻璃
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概述
本文說明了在 OpticStudio 中使用模型玻璃的方式和條件。本文還介紹了模型玻璃背后的數學原理并演示了模型玻璃的準確性。
使用模型玻璃求解
通過鏡頭數據編輯器 (LDE) 中的“材料 (Material)”欄將模型玻璃作為求解類型輸入到 OpticStudio 中。要激活玻璃求解對話框，請點擊相應“材料 (Matrial)”單元格右側的小單元格。
在可用的玻璃求解中，從下拉菜單中選擇“求解類型：模型 (Solve Type：Model)”。
模型玻璃支持三種不同參數：折射率 Nd、阿貝數 Vd 和 dPgF (ΔPg,F)，每個參數都可用于使其折射屬性接近所選玻璃（我們將在本文后面內容詳細地討論此近似方法）。請注意，其中每個參數都包含“變量 (Vary)”復選框。勾選此框后，所需的參數可用作變量進行優化。OpticStudio 能夠優化這些參數，同時將參數值約束或將計算的折射率值近似于可用的玻璃。本文未涉及此優化方法的詳細信息，您可以添加工作人員了解更多內容。
需著重注意的是，模型玻璃為近似方法，您在使用 OpticStudio 中的模型玻璃功能之前應注意一些細微之處，包括：
OpticStudio 使用什么定義來近似模型玻璃
這些近似方法的準確性究竟如何
何時使用和不使用模型玻璃方法
模型玻璃背后的數學原理
OpticStudio 通過使用 d 光的折射率 Nd（0.5875618 μm）、阿貝數 (Vd) 以及描述部分色散與已知“標準線”的偏差項 (ΔPg,F) ，將玻璃的色散理想化，從而計算模型玻璃的折射率。
最后一項 ΔPg,F 對于 OpticStudio 中的模型玻璃的設定非常重要。
展開 基于ansys apdl 命令流分析玻璃/環氧中心開口板的受力分析 ￥59.9
1、問題描述
面板：玻璃/環氧
1. 材料性能： 單層材料： E1=4.8×104Mpa E2=E3=1.6×104Mpa
ν2=ν13=0.27ν23=0.2
G23=0.4×104Mpa G12=G13=0.8×104Mpa
每層厚度：0.15mm用 shell 單元模擬
長方形:長 200mm寬 40mm
半徑:5mm
長方形右邊受 1000N 均勻拉力 左邊固支
2. 學號對應的圓心坐標 2（75,20）
3. 五層層合板的力學性能 [0/90/0/90/0]
網格劃分可以自由劃分，最好用映射網格劃分含缺陷部分。
2、建立模型
網格劃分：
MPDATA,EX,1,,2.1e11 MPDATA,PRXY,1,,0.3
映射網格劃分
模型求解的結果
施加約束（載荷）：
長方形左邊固支右邊受 1000N 均勻拉力
3、有限元結果分析
受力方向位移圖（整體）：
X 方向的位移圖
Y 方向的位移圖
Z 方向的位移圖
Mises 應力圖（每層）：
第一層Mises 應力圖
第二層Mises 應力圖
第三層Mises 應力圖
第四層Mises 應力圖
第五層Mises 應力圖
結論：
由Mises 應力圖可以得出對稱層合板之間的應力圖是相同的
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概述
本文說明了在 OpticStudio 中使用模型玻璃的方式和條件。本文還介紹了模型玻璃背后的數學原理并演示了模型玻璃的準確性。
使用模型玻璃求解
通過鏡頭數據編輯器 (LDE) 中的“材料 (Material)”欄將模型玻璃作為求解類型輸入到 OpticStudio 中。要激活玻璃求解對話框，請點擊相應“材料 (Matrial)”單元格右側的小單元格。
在可用的玻璃求解中，從下拉菜單中選擇“求解類型：模型 (Solve Type：Model)”。
模型玻璃支持三種不同參數：折射率 Nd、阿貝數 Vd 和 dPgF (ΔPg,F)，每個參數都可用于使其折射屬性接近所選玻璃（我們將在本文后面內容詳細地討論此近似方法）。請注意，其中每個參數都包含“變量 (Vary)”復選框。勾選此框后，所需的參數可用作變量進行優化。OpticStudio 能夠優化這些參數，同時將參數值約束或將計算的折射率值近似于可用的玻璃。本文未涉及此優化方法的詳細信息，您可以添加工作人員了解更多內容。
需著重注意的是，模型玻璃為近似方法，您在使用 OpticStudio 中的模型玻璃功能之前應注意一些細微之處，包括：
OpticStudio 使用什么定義來近似模型玻璃
這些近似方法的準確性究竟如何
何時使用和不使用模型玻璃方法
模型玻璃背后的數學原理
OpticStudio 通過使用 d 光的折射率 Nd（0.5875618 μm）、阿貝數 (Vd) 以及描述部分色散與已知“標準線”的偏差項 (ΔPg,F) ，將玻璃的色散理想化，從而計算模型玻璃的折射率。
最后一項 ΔPg,F 對于 OpticStudio 中的模型玻璃的設定非常重要。
展開 玻璃薄板傳聲損失的有限元模擬分析
以平面玻璃薄板為研究對象,通過對聲波與玻璃相互耦合作用的分析,提出了基于有限元模擬計算的方法計算玻璃薄板的傳聲損失,計算的結果和傳統的方法具有相同的趨勢,表明該法的正確性。同時,該法細化了板結構,具有更高的準確性
玻璃薄板傳聲損失的有限元模擬分析.pdf
Ansys Speos | 擋風玻璃光學畸變分析
更新每個方向的模擬。每個模擬將生成一個 *.lp3 文件。
請注意，如果此項目中使用的擋風玻璃形狀由分離的曲面定義，即此幾何圖形中沒有擋風玻璃體積。為了描述被表面包圍的體積的光學特性，應該使用擋風玻璃表面的Name-Selection/Group來定義擋風玻璃體積。
第 3 步：通過處理 LPF 文件進行失真分析
1. 使用鏈接下載或復制 Ansys 光學自動化存儲庫。
2. 如圖所示安裝所有必要的 python 庫。
3. 從光學自動化存儲庫內的應用程序文件夾中獲取 example_windshield_distortion_lpf_reader.py 腳本。
4. 運行腳本。
5. 在執行過程中，系統會要求用戶選擇 5 個 *.lp3 結果文件。用戶需要首先選擇中心光線文件，然后使用其他 4 個光線文件來選擇剩下的 4 個 *.lp3 文件。
運行完成后，該腳本會繪制 2 個圖形：畸變圖和屈光度圖：
畸變圖描述了最大偏轉角的分布，屈光度圖描述了折射率值。
重要的模型設置
對此模型中使用的重要對象和設置的說明
CAD 幾何圖形方向
在此示例中，向前方向沿x軸。最終結果產生了在 y-z 平面上的圖像結果。因此，需要確保擋風玻璃的幾何形狀使用 x 軸作為前方向和 z 軸作為向上方向。
對擋風玻璃使用精細網格劃分
Speos 使用網格來描述幾何形狀和光線傳播的計算。因此，網格劃分質量直接影響擋風玻璃分析計算的精度。為擋風玻璃幾何形狀設置精細網格非常重要。在此示例中，因為擋風玻璃是曲面結構，需要對其進行精細網格劃分以準確模擬其性能，因此將sag mode設為固定模式，其值為 0.001mm。
在擋風玻璃上使用全透明表面光學特性
在畸變研究中，通過比較入射光線和折射出射光線來計算光學畸變。
展開 硅酸鹽晶體成核—用于模擬結晶動力學的隱式玻璃模型
預測玻璃-陶瓷材料中的晶體成核行為對于構造新材料十分重要。由于成核和生長過程十分復雜，模擬晶體微結構演變，著實是一種挑戰。
來自美國康寧公司、賓州州立大學和阿貢國家實驗室的跨學科團隊，發展了隱式玻璃模型（IGM），其采用廣義Born模型，用連續介質等效地替換了玻璃，使得模擬可以集中于研究原子生長團簇以及可作為異相成核位點的未溶解雜質的演變過程。他們將IGM模型應用于幾種不同的系統，即二元硅酸鋇、二元硅酸鋰和三元鈉鈣硅酸鹽，并基于已有相圖驗證了他們模擬得到的化合物。此外，他們還預測了偏硅酸鋰的形核團簇，并用SEM觀察了成核的結構，發現模擬得到的結構與實驗測量結果相符，從而證明了IGM模型用于晶體形核模擬的有效性。該文近期發表于npj Computational Materials4:59(2018)。
該文近期發表于npj Computational Materials 4: 59 (2018)，英文標題與摘要如下，點擊左下角“閱讀原文”可以自由獲取論文PDF。
Implicit glass model for simulation of crystal nucleation for glass-ceramics
Matthew E. McKenzie, Sushmit Goyal, Troy Loeffler, Ling Cai, Indrajit Dutta, David E. Baker & John C.
展開 
分子動力學模擬微觀結構對金屬納米玻璃塑性變形行為的影響
【引言】
金屬納米玻璃是納米尺度上玻璃態材料。納米玻璃顆粒冷壓實后，可以獲得玻璃-玻璃界面連接形成的金屬納米玻璃。最近，計算機模擬和能量色散X射線光譜方法證明，晶粒內部和界面之間存在成分梯度。金屬納米玻璃性質與玻璃-玻璃界面密切相關，但是結構無序和界面寬度窄，加劇了研究難度。模擬金屬納米玻璃的變形機理發現，晶粒尺寸影響塑性響應，結構從非定域變形到剪切帶的過渡。玻璃-玻璃界面的缺陷短程有序充當了剪切轉變區的成核位點。在納米玻璃制備方面，即顆粒的惰性氣體冷凝和冷壓實，預測玻璃-玻璃界面中的缺陷短程有序也受到了變形過程的影響。本文通過分子動力學研究發現，玻璃狀顆粒固結后，納米玻璃界面是接觸區域中拓撲不匹配和剪切過程，這種粒子衍生模型明顯不同于現有的體相衍生微觀結構模型。本文也分析了金屬納米玻璃的整體變形行為與微觀結構和界面特性的相關性。
【成果簡介】
近日，德國達姆施塔特工業大學的Omar Adjaoud（通訊）作者等人，采用分子動力學模擬方法，研究了微觀結構對Cu64Zr36納米玻璃塑性變形行為的影響。分析了兩種制備納米玻璃的方法：一種是化學均勻和不均勻的納米顆粒冷壓獲得的納米玻璃；另一種是體相衍生的多面體組裝而成的納米玻璃。對兩種類型的微結構研究發現，顆粒衍生的納米玻璃的界面體積分數明顯高于體相衍生的納米玻璃的界面體積分數。兩種玻璃的單軸載荷具有不同的塑性響應：顆粒衍生的樣品在屈服時，沒有應力下降，應變局部化非常小和沒有應變軟化；大塊衍生的樣品出現應力下降，應變軟化和大的局部應變。這與兩種玻璃的玻璃-玻璃界面結構的不同類型有關。因此，金屬納米玻璃的宏觀變形行為與玻璃-玻璃界面結構和拓撲結構密切相關，而玻璃-玻璃界面的結構和拓撲結構又與加工工藝有關。
展開 ANSYS Workbench顯式動力學實例 | PVB玻璃的沖擊仿真
圖1 整體應力變化曲線
圖2 接觸力變化
圖3 最大等效應力云圖
圖4 位移云圖
圖5 PVB層應力云圖
圖6 玻璃層應力云圖
4
結論
碰撞沖擊后產生“震蕩”耗散能量。
每一層最大應力值都發生在碰撞瞬間。玻璃層應力值最大，PVB層應力值較小。
主要是因為夾層玻璃受沖擊時，玻璃表現為彈性段內的脆性失效。對于PVB，則主要表現為動態拉伸下的大變形。
本次計算未考慮材料非線性影響。
來源：ANSYS學習與應用公眾號，版權歸作者所有。
基于ANSYS/LS-DYNA曲面手機玻璃的拋光仿真分析
有限元學科作為一種新興的專業軟件分析技術，分析數學，材料力學，特別是數字信息技術的快速發展極大地推動了產業和學科進步，本文基于ANSYS有限元顯式動力分析軟件，模擬拋光時的運動狀態，改變聚氨酯材料拋光絲的彈性模量進行多次仿真計算，分析不同彈性模量的聚氨酯拋光絲對拋光時玻璃表面應力和波動率的影響大小。
模擬仿真時應該注意對時步和對沙漏的控制，應盡量避免出現沙漏模態，以確保模擬的準確性和計算效率；網格劃分一般分為四面體和六面體網格，系統一般會優先選擇四面體網格；材料模型的選擇上，本次仿真模擬拋光過程所用的材料是通過選擇LS-DYNA的本構模型的基礎上修改其中所需參數來進行分析計算的主要參數見表1。
表1 材料參數
本文主要從對比不同彈性模量的聚氨酯與玻璃拋光摩擦時玻璃受到的力學變化分析，并且根據分析后的變化進一步分析單元的等效應力應變云圖。下圖為4個運動應力變化分別在2 ms、10 ms和20 ms和40 ms的情況下的云圖。
圖1 不同時刻的應力云圖
拋光絲的波動率變化，拋光絲在Z軸方向的位移量會導致表面應力發生大的變化，工件表面的壓力不穩定會進一步影響整個工件表面的平整度，在高速轉動的情況下會使工件產生脆性斷裂，因為聚氨酯拋光絲是一種彈性體，這就要求在選擇材料的時候不一定彈性模量越高越好，同時還要考慮其波動率。
圖2 10 MPa下Z軸速度變化
圖3 20 MPa下Z軸速度變化
圖4 30 MPa下Z軸速度變化
圖5 40 MPa下Z軸速度變化
由折線圖可以較為明顯地看出彈性模量在10 MPa和40 MPa情況下波動要大于彈性模量20 MPa和30 MPa。
展開 Ansys Zemax光學設計軟件技術教程：光學系統設計中如何使用玻璃替換方法
通過使用玻璃替換模板，您可以確保選擇的玻璃不僅僅符合光學標準，還符合其他重要標準。光研科技南京有限公司是國內可靠的Ansys Zemax光學設計軟件代理商！公司已經為廣大企業，研究所以及高校提供了很多優秀的相關產品和服務，在行業內建立了值得信任的口碑。
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