ansys如何停止模擬的案例
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(guī)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(jié)點，每個節(jié)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》。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬掃描鏡
繞偏心點旋轉
在前一個例子中，我們展示了如何讓反射鏡面繞著它的頂點轉動，這在模擬檢流計式的掃描振鏡或者類似類型的反射鏡時非常有用。然而當掃描鏡是多邊形幾何體的一部分時，它需要繞著一個距離鏡面頂點一定距離的點轉動。這時我們應該如何設置呢？
我們需要把鏡面的旋轉點放在多邊形掃描鏡的中心位置。假設鏡面頂點和多邊形幾何體中心的間距是50mm。在檢流計式掃描振鏡系統的基礎上做如下修改：
這樣修改可以把掃描鏡的旋轉點向遠離鏡面的方向移動50mm。然后，打開掃描鏡的表面屬性 (Surface Properties)，在繪圖 (Draw) 選項卡中將鏡面的基底厚度設置為50mm，如下圖所示：
這樣我們可以清楚的看到鏡面的旋轉點位置：
您可以打開示例文件中的Polygon.zmx文件查看當前系統。
小結
模擬掃描鏡分以下幾個步驟：
使用“添加反射鏡”工具，在鏡面的初始位置設置反射鏡
使用“旋轉/偏心元件”工具，設置反射鏡面的掃描角度
將掃描角度設置為一個多重結構參數
根據使用需要，定義多個結構，對鏡面的掃描過程進行采樣
也可以利用優(yōu)化菜單中的滑塊功能模擬鏡面的掃描運動
如果掃描鏡的旋轉點不在反射鏡表面上，則可使用坐標間斷面的厚度參數來定義旋轉點與鏡面表面的距離
展開 Ansys Zemax | 如何模擬雙折射偏振器件
這篇文章介紹了什么是雙折射現象、如何在OpticStudio中模擬雙折射 (birefringence)、如何模擬雙晶體的雙折射偏振器以及如何計算偏振器的消光比。（聯系我們獲取文章附件）
什么是雙折射現象
一般的光學材料都是均勻的各向同性的，也就是說無論光從哪個方向穿過材料，其折射率都保持一致。對于單軸材料來說，例如方解石 (Calcite)，其晶軸定義了材料的對稱軸。這類材料對光線的偏折能力隨入射光的偏振態(tài)及入射光與晶軸的夾角不同而不同。因此對于任意一束光，兩個正交的偏振態(tài)下可能存在不同的折射角。這種現象稱為光的雙折射。
光線在雙折射材料中的折射總是遵循斯涅耳定律 (Snell`s Law) 的，但是材料中的有效折射率與入射光的偏振態(tài)和入射方向與晶軸夾角相關。其中“尋常光 (Ordinary)”的折射角由下式定義：
其中no為尋常光的折射率，這是斯涅耳定律的一般形式。“非尋常光 (Extraordinary)”的折射角由下式定義：
該式同樣遵循斯涅耳定律，但是此時的折射率是角度θw的函數，該角度表示晶軸向量a和折射光波矢k的夾角。
光線向量S指向能量傳播方向。在普通材料中，光線向量S與波矢k為同一向量，此時我們使用k表示。但在雙折射材料中，光線向量S與波矢k的方向存在較小的夾角，因此需要單獨考慮。其中向量S和k與晶軸向量a共面且滿足：
非尋常光的有效折射率由下式定義：
其中ne為非尋常折射率。
雙折射輸入面
準確的進行雙折射光線的追跡要比追跡普通光線復雜的多：我們必須分別考慮尋常光和非尋常光的折射率和波矢方向。
展開 Ansys Zemax | 如何在 OpticStudio 中模擬人眼
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ANSYS知識普及6——如何模擬球鉸連接（ANSYS專家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉摘）
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MPC單元詳解（2）
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實現運動約束的一類常用的多點約束單元。這些單元可以簡單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運動約束的場合中使用這些單元。這些約束可以簡單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運動的運動約束。例如，結構中可能包含一些剛性部件或者通過轉動或滑塊約束連接在一起的運動部件。結構的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁單元來模擬，運動部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬向聯軸器單元模擬。因為這些單元使用拉格朗日乘子法實現，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說明，使用這些單元時，三維單元選項(KEYOPT(2) = 0)為默認值。
1.球鉸模型
球鉸
設置KEYOPT(1) = 5來定義二節(jié)點的球鉸。兩個節(jié)點必須重合。3維球鉸每個節(jié)點有三個自由度(x，y和z方向平移)。2維球鉸單元(KEYOPT(2) = 1)每個節(jié)點有二個自由度(x，y方向平移)。
展開 Ansys Zemax｜如何有效地模擬散射
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概要
OpticStudio中，有兩個用來提升散射模擬效率的工具：Scatter To List以及Importance Sampling。在這篇文章中，我們詳細討論了這兩個工具，并且以一個雜散光分析為例示范了如何使用Importance Sampling。
如何有效的模擬散射
對于絕大多數光學系統進行散射模擬是非常重要的，尤其在雜散光分析中散射模擬更是關鍵所在。Zemax OpticStudio有很多內建散射模型，這些模型支持使用者輸入任何散射分布。在非序列光線追跡中，需要使用非常多的光線射向模擬物件才能精確而適當的模擬散射分布。特別是當觀察目標相對于散射點占據的立體角很小時，這個問題會更加嚴重。最簡單直接的辦法就是增加入射或是散射的光線數量使更多的光線到達要觀察目標。但是追跡更多光線會需要更多的時間，因此模擬散射就變的非常費時。
在OpticStudio中，我們可以使用“Scatter To List”來改進散射模擬效率，此設定強制系統只追跡那些散射到指定物件的光線而忽略其他光線。不過這并不是說光線一定會散射到指定物件上，因此對于大量光線模擬這種方法并不能改善太多。另一個OpticStudio中的“Importance Sampling”設定，則可以大幅地增進散射模擬的效率。這兩個工具都可以在Object Properties的Scatter To標簽中找到。
Importance Sampling原理上與Scatter To List大不相同。如果我們在Importance Sampling中加入一個物件，OpticStudio則會以這個物件為中心畫出一個虛擬的球體，然后所有的散射光將只會往這個球體過去。
展開 ANSYS知識普及5——如何模擬銷軸連接（ANSYS專家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉摘）
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MPC184單元詳解（1）
1.銷軸模型
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實現運動約束的一類常用的多點約束單元。這些單元可以簡單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運動約束的場合中使用這些單元。這些約束可以簡單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運動的運動約束。例如，結構中可能包含一些剛性部件或者通過轉動或滑塊約束連接在一起的運動部件。結構的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁單元來模擬，運動部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬向聯軸器單元模擬。因為這些單元使用拉格朗日乘子法實現，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說明，使用這些單元時，三維單元選項(KEYOPT(2) = 0)為默認值。
銷軸鏈接
設置KEYOPT(1) = 6定義二節(jié)點銷軸鏈接。銷軸單元的二個節(jié)點必須有相同的空間坐標。
MPC184銷軸鏈接單元只有一個基本自由度－繞著軸或銷相對旋轉。單元能夠包括控制特性，如未約束自由度上的擋塊，鎖定器。旋轉邊界條件也可以施加到相對運動分量上。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬 LED 及其它復雜光源
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概述
在使用非序列時，對照明系統進行精確模擬的第一步總是要正確建立光源模型。OpticStudio 提供了多種精確模擬光源的方法。這篇文章介紹了如何在非序列模式下使用徑向光源 (Source Radial), 光源文件 (Source File) 以及通過建立其他復雜幾何體，來對led及其它復雜光源進行建模。
介紹
Zemax 感謝 Radiant Imaging ，Opsira 和 Lumileds 公司為本文提供的實驗數據。
準確的光源模型是精確模擬照明系統的關鍵。對于光線追跡的過程，OpticStudio 支持光線的分裂、散射、衍射、折射和反射等，但這篇文章將討論如何從一開始發(fā)射一束光線，以正確表示光源的空間分布和角分布。
我們將討論如何模擬多種不同的 Lumileds 公司生產的 LED，但是其他復雜的光源例如：汞燈、白熾燈的建模也都可以參考本例的設計過程。
對 LED 建模
OpticStudio 包含多種光源物體類型來近似模擬初始光源的屬性。例如可使用燈絲光源 (Source Filament), 圓柱體光源 (Source Volume Cylinder) 來有效模擬熒光管。本文的設計過程則側重于使模型更貼近實驗及測量的空間分布（近場）和角分布（遠場）數據。
由于所要模擬的LED是以光度學單位來測量的，因此在建模中我們需要先設置所使用的光度學單位。在系統選項 (System Explorer) -> 單位 (Unit) 中選擇光源單位為流明 (Lumens)：
可以看到，照明將以 Lux 為單位（流明每平米），流明強度的單位為 Candela（流明每立體角）。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬自適應光學系統
概述
這篇文章介紹了如何在OpticStudio中使用多重結構創(chuàng)建反射式自適應光學系統。本文詳細介紹了：
如何通過縮放光闌鏡面的偏心來模擬一組鏡面陣列
如何使用公差功能生成隨機的波前差來模擬大氣不均勻性對成像的影響
如何補償該影響引入的像差以得到最優(yōu)的幾何和衍射點擴散函數
如何使用求解功能簡化系統的設置和調整參數的過程
（聯系我們獲取文章附件）
介紹
在本文介紹的自適應反射光學系統中，反射拋物鏡由多個子反射鏡組成，其中每個子反射鏡可以調整自身的空間位置和旋轉方向來一定程度的矯正像差。特別是對于處在大氣環(huán)境中的望遠鏡系統來說，自適應系統可以有效的降低大氣層不均勻性引入的像差。OpticStudio可以在非序列或混合序列模式下模擬自適應反射光學系統。本文將展示如何在序列模式下使用多重結構對該系統進行建模。
下圖兩幅動畫展示了序列模式下自適應光學系統中反射元件的傾斜和偏心：
首先，我們需要在系統輸入波前上引入隨機的波前差來模擬大氣不均勻性對輸入光的影響。其次，我們需要調整每個反射元件的z軸位置以及繞元件中點的旋轉角度，使像面上的像差最小。在下圖給出的2×2報告圖 (2×2 Report Graphic) 中，左上圖描述了系統在輸入波前上引入的隨機像差，它是由蒙特卡洛算法自動生成的隨機波前差。其中，其它圖表動畫對比了不同輸入波前差的情況下，自適應光學系統矯正像差之前和之后的幾何PSF和衍射PSF分析結果。
前提假設和設計目標
對于本文示例系統，我們作如下前提假設：
我們將只模擬望遠鏡的主鏡，即反射拋物面。不考慮望遠鏡系統中的其他元件，例如次級反射鏡等。這主要是為了減少示例的復雜度，但如果需要分析也可以快速添加。
每個子鏡面不會產生形變。這同樣是為了減少示例的復雜度，如需要也可快速添加。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬雙折射偏振器件
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概述
這篇文章介紹了什么是雙折射現象、如何在OpticStudio中模擬雙折射 (birefringence)、如何模擬雙晶體的雙折射偏振器以及如何計算偏振器的消光比。
什么是雙折射現象
一般的光學材料都是均勻的各向同性的，也就是說無論光從哪個方向穿過材料，其折射率都保持一致。對于單軸材料來說，例如方解石 (Calcite)，其晶軸定義了材料的對稱軸。這類材料對光線的偏折能力隨入射光的偏振態(tài)及入射光與晶軸的夾角不同而不同。因此對于任意一束光，兩個正交的偏振態(tài)下可能存在不同的折射角。這種現象稱為光的雙折射。
光線在雙折射材料中的折射總是遵循斯涅耳定律 (Snell`s Law) 的，但是材料中的有效折射率與入射光的偏振態(tài)和入射方向與晶軸夾角相關。其中“尋常光 (Ordinary)”的折射角由下式定義：
其中no為尋常光的折射率，這是斯涅耳定律的一般形式。“非尋常光 (Extraordinary)”的折射角由下式定義：
該式同樣遵循斯涅耳定律，但是此時的折射率是角度θw的函數，該角度表示晶軸向量a和折射光波矢k的夾角。
光線向量S指向能量傳播方向。在普通材料中，光線向量S與波矢k為同一向量，此時我們使用k表示。但在雙折射材料中，光線向量S與波矢k的方向存在較小的夾角，因此需要單獨考慮。其中向量S和k與晶軸向量a共面且滿足：
非尋常光的有效折射率由下式定義：
其中ne為非尋常折射率。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬 LED 及其它復雜光源
概述
在使用非序列時，對照明系統進行精確模擬的第一步總是要正確建立光源模型。OpticStudio 提供了多種精確模擬光源的方法。這篇文章介紹了如何在非序列模式下使用徑向光源 (Source Radial), 光源文件 (Source File) 以及通過建立其他復雜幾何體，來對led及其它復雜光源進行建模。（聯系我們獲取文章附件）
介紹
Ansys Zemax 感謝 Radiant Imaging ，Opsira 和 Lumileds 公司為本文提供的實驗數據。
準確的光源模型是精確模擬照明系統的關鍵。對于光線追跡的過程，OpticStudio 支持光線的分裂、散射、衍射、折射和反射等，但這篇文章將討論如何從一開始發(fā)射一束光線，以正確表示光源的空間分布和角分布。
我們將討論如何模擬多種不同的 Lumileds 公司生產的 LED，但是其他復雜的光源例如：汞燈、白熾燈的建模也都可以參考本例的設計過程。
對 LED 建模
OpticStudio 包含多種光源物體類型來近似模擬初始光源的屬性。例如可使用燈絲光源 (Source Filament), 圓柱體光源 (Source Volume Cylinder) 來有效模擬熒光管。本文的設計過程則側重于使模型更貼近實驗及測量的空間分布（近場）和角分布（遠場）數據。
由于所要模擬的LED是以光度學單位來測量的，因此在建模中我們需要先設置所使用的光度學單位。在系統選項 (System Explorer) -> 單位 (Unit) 中選擇光源單位為流明 (Lumens)：
可以看到，照明將以 Lux 為單位（流明每平米），流明強度的單位為 Candela（流明每立體角）。
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Ansys Zemax | 如何模擬部分反射和散射的表面
這篇文章介紹了如何模擬一個部分反射的表面，該表面會根據指定的散射分布對一部分入射光能量進行散射。本文介紹的示例包含部分吸收以及部分鏡面反射的情況。(聯系我們獲取文章附件)
介紹
使用 OpticStudio 非序列模式模擬散射和膜層的能力，我們可以模擬一個部分反射（或部分透射）的表面，該表面會根據指定的分布散射入射光能量的一部分。
假設我們需要模擬一個表面為部分反射（60%反射）的矩形體 (Rectangle Volume) 物體，并且其中80%的反射光會根據朗伯 (Lambertian) 分布發(fā)生散射。剩下的20%將發(fā)生鏡面反射。通過使用三個非序列物體，本文的示例可以闡述了如何使用朗伯散射和理想膜層來產生所需的效果。
我們無需從零開始建立模型，請打開附件中的示例文件。在該文件中，一個單光線光源 (Source Ray) 物體發(fā)出的光線入射到矩形體的表面，其中矩形體的材料類型為MIRROR。從光源發(fā)出的光線完美的返回到光源并被探測器平面接收。在當前系統中，矩形體的表面沒有定義任何膜層或散射屬性。
通過不考慮偏振的蒙特卡洛光線追跡，單根光線照明了探測器最中間的像素并且該像素接收到的功率為1W。
建立理想膜層
OpticStudio 可以模擬任何類型的薄膜膜層，其中包括多層電介質膜層和金屬膜層等。然而在本文中，我們將只討論如何在 OpticStudio 中建立和應用簡單的理想膜層。
和 OpticStudio 中的其他膜層相同，理想膜層是通過在膜層文件中定義材料、漸厚層以及膜層等部分的數據來進行定義的。對于一個理想膜層，其定義語法為：
IDEAL
理想膜層只需要定義強度的透射系數和反射系數，并且該系數與波長和入射角無關。
展開 Ansys Zemax｜如何有效地模擬散射
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概要
OpticStudio中，有兩個用來提升散射模擬效率的工具：Scatter To List以及Importance Sampling。在這篇文章中，我們詳細討論了這兩個工具，并且以一個雜散光分析為例示范了如何使用Importance Sampling。
如何有效的模擬散射
對于絕大多數光學系統進行散射模擬是非常重要的，尤其在雜散光分析中散射模擬更是關鍵所在。Zemax OpticStudio有很多內建散射模型，這些模型支持使用者輸入任何散射分布。在非序列光線追跡中，需要使用非常多的光線射向模擬物件才能精確而適當的模擬散射分布。特別是當觀察目標相對于散射點占據的立體角很小時，這個問題會更加嚴重。最簡單直接的辦法就是增加入射或是散射的光線數量使更多的光線到達要觀察目標。但是追跡更多光線會需要更多的時間，因此模擬散射就變的非常費時。
在OpticStudio中，我們可以使用“Scatter To List”來改進散射模擬效率，此設定強制系統只追跡那些散射到指定物件的光線而忽略其他光線。不過這并不是說光線一定會散射到指定物件上，因此對于大量光線模擬這種方法并不能改善太多。另一個OpticStudio中的“Importance Sampling”設定，則可以大幅地增進散射模擬的效率。這兩個工具都可以在Object Properties的Scatter To標簽中找到。
Importance Sampling原理上與Scatter To List大不相同。如果我們在Importance Sampling中加入一個物件，OpticStudio則會以這個物件為中心畫出一個虛擬的球體，然后所有的散射光將只會往這個球體過去。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬掃描鏡
繞偏心點旋轉
在前一個例子中，我們展示了如何讓反射鏡面繞著它的頂點轉動，這在模擬檢流計式的掃描振鏡或者類似類型的反射鏡時非常有用。然而當掃描鏡是多邊形幾何體的一部分時，它需要繞著一個距離鏡面頂點一定距離的點轉動。這時我們應該如何設置呢？
我們需要把鏡面的旋轉點放在多邊形掃描鏡的中心位置。假設鏡面頂點和多邊形幾何體中心的間距是50mm。在檢流計式掃描振鏡系統的基礎上做如下修改：
這樣修改可以把掃描鏡的旋轉點向遠離鏡面的方向移動50mm。然后，打開掃描鏡的表面屬性 (Surface Properties)，在繪圖 (Draw) 選項卡中將鏡面的基底厚度設置為50mm，如下圖所示：
這樣我們可以清楚的看到鏡面的旋轉點位置：
您可以打開示例文件中的Polygon.zmx文件查看當前系統。
小結
模擬掃描鏡分以下幾個步驟：
使用“添加反射鏡”工具，在鏡面的初始位置設置反射鏡
使用“旋轉/偏心元件”工具，設置反射鏡面的掃描角度
將掃描角度設置為一個多重結構參數
根據使用需要，定義多個結構，對鏡面的掃描過程進行采樣
也可以利用優(yōu)化菜單中的滑塊功能模擬鏡面的掃描運動
如果掃描鏡的旋轉點不在反射鏡表面上，則可使用坐標間斷面的厚度參數來定義旋轉點與鏡面表面的距離
展開 Ansys Zemax | 如何模擬部分反射和散射的表面
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概要
這篇文章介紹了如何模擬一個部分反射的表面，該表面會根據指定的散射分布對一部分入射光能量進行散射。本文介紹的示例包含部分吸收以及部分鏡面反射的情況。
簡介
使用 OpticStudio 非序列模式模擬散射和膜層的能力，我們可以模擬一個部分反射（或部分透射）的表面，該表面會根據指定的分布散射入射光能量的一部分。
假設我們需要模擬一個表面為部分反射（60%反射）的矩形體 (Rectangle Volume) 物體，并且其中80%的反射光會根據朗伯 (Lambertian) 分布發(fā)生散射。剩下的20%將發(fā)生鏡面反射。通過使用三個非序列物體，本文的示例可以闡述了如何使用朗伯散射和理想膜層來產生所需的效果。
我們無需從零開始建立模型，請打開附件中的示例文件。在該文件中，一個單光線光源 (Source Ray) 物體發(fā)出的光線入射到矩形體的表面，其中矩形體的材料類型為MIRROR。從光源發(fā)出的光線完美的返回到光源并被探測器平面接收。在當前系統中，矩形體的表面沒有定義任何膜層或散射屬性。
通過不考慮偏振的蒙特卡洛光線追跡，單根光線照明了探測器最中間的像素并且該像素接收到的功率為1W。
建立理想膜層
OpticStudio 可以模擬任何類型的薄膜膜層，其中包括多層電介質膜層和金屬膜層等。然而在本文中，我們將只討論如何在 OpticStudio 中建立和應用簡單的理想膜層。
和 OpticStudio 中的其他膜層相同，理想膜層是通過在膜層文件中定義材料、漸厚層以及膜層等部分的數據來進行定義的。
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