ansys軟件使用體驗
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys軟件使用體驗的實例教程
使用Ansys軟件建模的經驗與技巧
1.始終注意保持使用一致的單位制；
2求解前運行allsel命令
求解前運行allsel命令。要不然，某些已經劃分網格的實體而沒有被選擇，那么加在實體模型上加的荷載可能會沒有傳到nodes or elements上去；
3網格劃分問題
牢記《建模與分網指南》上有關建模的忠告。網格劃分影響模型是否可用，網格劃分影響計算結果的可接受程度；
自適應網格劃分(ADAPT)前必須查自適應網格劃分可用單元，在ansys中能夠自適應網格劃分的單元是有限的。
網格劃分完成后，必須檢查網格質量！權衡計算時間和計算精度的可接受程度，必要時應該refine網格
4 實體建模布爾運算
應用實體建模以及布爾運算（加、減、貼、交）的優勢解決建立復雜模型時的困難；但是，沒有把握時布爾運算將難以保證成功！
5 計算結果的可信度
一般來說，復雜有限元計算必須通過多人，多次，多種通用有限元軟件計算核對，互相檢驗，相互一致時才有比較可靠的計算結果。協同工作時必須對自己輸入數據高度負責，并且小組成員之間保持良好的溝通；有限元分析不是搞什么“英雄主義”，而需要多方面的質量保證措施。
6了解最終所需要的成果
建立模型之前，應該充分了解最終要求提交什么樣式的成果，這樣能形成良好的網格，早期良好的建模規劃對于后期成果整理有很大的幫助；
7 撰寫分析文檔
文檔與分析過程力求保持同步，有利于小組成員之間的溝通和模型的檢驗和查證；
8 熟悉命令
對沒有把握的命令應該先用簡單模型熟悉之，千萬不能抱有“撞大運”的想法；
9 多種單元共節點
不同單元使用共同節點時注意不同單元節點自由度匹配問題導致計算結果的正確與否(《建模與分網指南》P 8 )
三維梁單元和殼單元的節點自由度數一致，但是應該注意到三維梁單元的轉動自由度和 殼單元的轉動自由度的含義不一樣。
展開 簡介
此篇文章為本系列的第 3 部分，我們將介紹如何把光機械結構模型從 OpticsBuilder 導出到 Ansys SpaceClaim。然后，我們將演示如何在 Ansys Mechanical 中為有限元分析 (Finite Element Analysis) 準備模型，并分析生成的 FEA 結果。（聯系我們獲取文章附件）
在 Ansys Mechanical 中為 FEA 做準備
在 OpticsBuilder 中完成光機械結構設計后，現在可以將完整的立方體衛星模型導入 Ansys 軟件，為有限元分析做準備。首先，將幾何結構以 STEP 文件格式從 Creo 導出到 3D 建模軟件 Ansys SpaceClaim。在 SpaceClaim 中，為了降低復雜性，簡化了模型的幾何形狀。
在降低模型幾何結構的復雜性后，將設計引入 Ansys Mechanical，為有限元分析做準備。
對于結構分析，只需使用組件的核心部分。為了簡化分析模型，移除了立方體衛星的側板和彈簧螺栓等小部件。結果如下圖所示：
圖 1：Ansys Mechanical 中的簡化模型
在 Ansys Mechanical 中按照以下設置來為設計定義材料：
· 兩個反射鏡均由低 CTE 鋁基板 (Al-MS40Si)2 制成
· 主框架由碳纖維增強的聚合物制成
· 計量桿由殷鋼制成
· 圖像傳感器假設是由 PCB 板制成
請注意，這些材料的選擇只是作為案例演示，而不基于任何實際指標的考慮。
下圖展示了這些材料在設計中的裝配位置：
圖 2：Ansys材料定義
設置機械連接方式和生成網格
指定材料以后，就可以在模型中設定連接方式。
展開 圖 10：主鏡固定系統
實施這個機械設計變更后，我們可以在 Ansys Mechanical 中重新運行 FEA 分析，并將新的 FEA 數據集導入 OpticStudio。導入新數據集后，我們可以在擬合評估工具中觀察到次鏡上荷載分布的變化。在圖 11 中，次鏡上的負載分布現在相對于主鏡的方向相同。
圖 11：FEA 數據擬合到次鏡（機械設計更新后）
另一種集思廣益改進光機設計的方法是研究 Ansys Mechanical 創建的網格。此網格網格是在運行 FEA 分析之前創建的。在下圖（圖12）的底部圖像中，其中一個計量桿在主鏡固定器的整個長度上完全封閉。這可能會導致兩個組件的連接過度受限。
圖12：Ansys Mechanical 中主鏡固定器上的力學形變網格視圖
為了解決這個問題，對設計進行了更新，使得該計量桿僅由反射鏡固定器完全封閉較短的距離。通過在主鏡固定器上雕刻出一些材料，將計量桿周圍的孔調整為與其他三個計量桿的孔相同的厚度。在圖 10 中可以觀察到此更新，其中用紅色箭頭表示。
結論
通過利用 Ansys Zemax 軟件套件，我們演示了如何采用 3U 立方體衛星光學系統，并將其帶入設計過程的幾個階段。使用此集成工具集，可以使用 OpticStudio 創建光學設計，并輕松導出到 OpticsBuilder，以創建光機結構。然后，可以將完整的光機設計從 OpticsBuilder 導出到 FEA 軟件中進行有限元分析。借助 OpticStudio 的 STAR 模塊，現在可以毫不費力地將結構和熱數據從 FEA 軟件導入 OpticStudio，以分析系統性能。
展開 然后，我們將演示如何使用 OpticsBuilder 來建立方體衛星的光機結構，并討論在考慮立方體衛星外形尺寸約束的條件下如何安裝光學器件。（聯系我們獲取文章附件）
使用非序列模式為 OpticsBuilder 做準備
許多光學系統可以直接從 OpticStudio 的序列模式導出到 OpticsBuilder 環境中。將光學設計從序列模式導入到 OpticsBuilder 時，“OpticsBuilder 文件準備”工具會在其保存為 ZBD 文件之前，自動將光學設計轉換為非序列模式。但是，如果文件在非序列模式中不能順利的進行光線追跡，則模型可能轉換失敗。由于立方體衛星設計的特殊性質，此編輯過程必須在非序列中手動實現。
在此設計中，光線需要通過主鏡底部的開孔到達像面。由于序列模式中無法針對這種情況設置開孔，因此轉換至非序列后，光線無法追跡到非序列模式中的像面上。
圖1：導入非序列模式后的初始狀態
由于非序列模式下光線追跡的性質并且反射鏡仍是一個實體，光線會從主鏡上反射回來。我們可以使用原生布爾物體類型運用布爾邏輯來創建一個開孔。
從布爾邏輯運算的角度，我們可以將一個圓柱體物體與主鏡的一部分重疊。然后通過原生布爾物體就可以生成一個有著圓柱體開孔的主鏡。這樣主鏡上就會有一個半圓形的開孔，允許光線追跡到像面而不被阻擋。
圖2：實現主鏡開孔
主鏡開孔后，基礎的光學設計部分就已完成。為了驗證從序列模式導出后光學系統性能沒有改變，可以在非序列模式中使用探測器查看器來查看每個視場點的光斑尺寸。在使用“轉換為 NSC 組”工具將模型轉換至非序列時，軟件會生成與序列模式下像面上的視場點相對應的非序列光源和探測器。
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本文原刊登于Ansys.com：《How To Accelerate EV Development Using Ansys Twin Builder Software》
作者：Laura Carter | Ansys 高級市場傳播經理
編輯整理：張旭 | Ansys主任應用工程師
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使用 STAR 模塊進行 STOP 分析
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此篇文章為本系列的第 3 部分，我們將介紹如何把光機械結構模型從 OpticsBuilder 導出到 Ansys SpaceClaim。然后，我們將演示如何在 Ansys Mechanical 中為有限元分析 (Finite Element Analysis) 準備模型，并分析生成的 FEA 結果。（聯系我們獲取文章附件）
在 Ansys Mechanical 中為
簡介
此篇文章為本系列的第2部分，我們將光學設計轉換至非序列模式，并演示將光學系統導入 OpticsBuilder 的過程。然后，我們將演示如何使用 OpticsBuilder 來建立方體衛星的光機結構，并討論在考慮立方體衛星外形尺寸約束的條件下如何安裝光學器件。（聯系我們獲取文章附件）
使用非序列模式為 OpticsBuilder 做準備
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