ansys 表面網格
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
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abaqus腳本插件104-基于空間點云坐標重構六面體網格節點生成粗糙表面（2025-11-06）
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概要
本文示范了如何輸入表面起伏數據，以定義Zemax OpticStudio中的網格矢高 (Grid Sag) 類型表面，表面起伏數據應為Z坐標軸上的矢高 (Sag)。
正文
表面起伏數據格式是這樣定義的：
第一行，由7個數字表示。
第1, 2個數字，代表x與y方向的數據數量，數據類型為整數。
第3, 4個數字，代表x與y方向的數據間隔，數據類型為浮點數。
第5個數字，代表數據的單位，0表示單位是mm。
第6, 7個數字，代表整體數據點的偏心量，數據類型為浮點數。
第二行及以后之后的數據格式如下：
注：數據最少需要5x5個點。
在網格矢高 (Grid Sag) 面的設定中，若指定使用雙三次樣條 (Bicubic-spline) 進行內插，為了使數據點之間sag的內插結果平滑，要求必須要輸入微分值。
但是，若設定所有的微分值為0，或是該數據留白不輸入，OpticStudio會默認使用有限差分法 (Finite Difference Method) 來計算微分值。
數據的紀錄順序定義如下：
1. 從的面的左上角，也就是Xmin、Ymax開始。
2. 下一個輸入的數據是該點的右邊一個值 (就是X方向加一個間隔)。
3. 第一行結束后，從第二行左邊開頭繼續。
4. 填滿時，最后一個數字應為Xmax、Ymin
矢高 (Sag) 數據的基準面可以是平面，也可以是球面、圓錐曲面或是非球面。
關于數據文件的后綴名，若是在用在序列模式中，應為 “.DAT”，若是用在非序列模式，則應為 “.GRD”。
展開 在序列模式下定義這個面時，表面類型為網格矢高 (Grid Sag)。曲率半徑、圓錐系數以及非球面系數等參數，可以用來定義輸入數據的基準面。
插值 (Interpolate) 一欄中的參數，代表矢高 (sag) 數據的內插方式，0表示雙三次樣條(Bicubic-spline)，1表示線性內插(Linear interpolation)。
輸入的方式為：
1. 將后綴為.DAT 文件置于 “\Documents\Zemax\Objects\Grid Files” 文件夾中。
2. 請開啟鏡頭數據編輯器，選擇網格矢高 (Grid Sag) 面，并打開面屬性 (Surface Properties) 對話框 。
3. 然后選取您的后綴為 .DAT的文件，點選導入 (Import)，點擊 OK 輸入。
數據輸入后，如果想要查看輸入結果的話，請選擇 “分析 (Analyze) >報告 (Report) > 表面數據報告 (Surface Data) ”。
結果如上圖。
展開 圖52 勾選自定義表面網格選項
之后多出一項“Mesh Values”，如圖53所示，點擊Mesh Values→Customs Size→Relative Size，將其Properties下方的Percentage of Base處值更改為5,如圖54所示。
圖53 “Mesh Values”選項
圖54 更改Percentage of Base值
點擊工具欄處的網格面網格生成按鈕
進行重構網格建立，等網格生成后，右鍵點擊主界面空白區，選擇選擇“Apply Representations”→“Remesher Surface”，如圖55所示，顯示重構后的網格，如圖56所示。
圖55 選擇“Remesher Surface”選項
圖56 重構后的網格
因為體網格是在重構網格的基礎上生成的，為了避免體網格生成收到之前包面網格的影響，將之前的包面網格進行刪除，右鍵點擊Representations→Wrapped Surface，在彈出菜單中選擇Delete，將Wrapped Surface網格刪除，如圖57所示。
圖57 刪除Wrapped Surface網格
網格質量檢查
右鍵Remeshed Surface，選擇Repair Surface...
展開 Fluent曾經擁有兩個網格工具：Gambit和TGrid。Tgrid在ANSYS
14.5版本之后以Fluent Meshing亮相，這與ANSYS Meshing是完全不同的。Fluent
Meshing低調得如同掃地僧，甚至在Star CCM+把蜂巢型網格（Polyhedral Mesh）作為大賣點之前，Fluent
Meshing早在Tgrid階段就已經完美實現該技術。Fluent進入ANSYS大家族之前，Tgrid就是個高端網格工具，時隔多年依然高端，以至于ANSYS不得不把它請出山。
現在，我們通過一系列案例教學，來領略Fluent Meshing的霸氣側漏。挑選一個燃燒室的案例（ANSYS官網稱為Can Combustor模型），結構足夠復雜，適合初學者直接撲向疑難問題。
《Fluent Meshing實戰發動機燃燒室網格》系列，包括四部分：
① 幾何修復
② 表面網格
③ 蜂巢網格
④ 燃燒模擬
今天介紹Fluent Meshing如何通過wrap功能，對復雜幾何進行簡化，并生成高質量的表面網格：
我們測試的軟件平臺是ANSYS Fluent V18.2，輸入文件為（做完上一個練習的朋友可以用自己存盤的文件繼續本教程）：
FM_Generic_Combustor_part1.msh.gz
下載鏈接：http://pan.baidu.com/s/1eRA6zIi
密碼：vayi
1
導入幾何
打開Fluent 18.2，注意選擇Meshing Mode。讀入FM_Generic_Combustor_part1.msh.gz文件。如圖1，通過wrap操作，建立幾何結構的loop。
圖1.
展開 Moldex3D Studio提供使用者便利的網格編修相關功能，能產生客制化的網格分布。使用者可使用Moldex3D預設網格參數來建立網格，此方式能大幅降低模型網格化的人工時間，不過，在個別情形下，亦提供使用者各類工具進行網格編修，進一步優化網格品質，使建模流程更加友善。
Moldex3D新增功能讓用戶于建模時能更客制化的生成所需網格，如更方便的撒點設定、自動替換接觸面表面網格、更彈性的進階表面網格生成參數、區域自動加密的選項等工具，讓使用者不再被預設參數限制網格的分布。
以下介紹表面網格自動估算與自動替換網格接觸面功能，此功能幫助用戶更容易產生完全一致的接觸面網格，進而保證連續性之分析結果，避免特定情況下非匹配網格會導致之分析誤差。
Step1. 匯入幾何模型
于Studio中準備含有塑件與嵌件的幾何模型，兩者的接觸情形如圖一。
圖一 塑件與嵌件接觸面
Step2. 撒點-接觸面撒點一致化
在網格頁按下撒點，設置好網格尺寸后進入局部撒點的程序時，選取接觸面的邊界（如圖二中黃色的邊緣）在塑件與嵌件間給定網格尺寸與一致化撒點。此動作是希望可以減少自動復制/貼上功能進行后網格處理的難度。
注:通常會使用框選來同時選到產品與嵌件間重疊的網格，善用框選可以提升選取效率。
Step3. 產生表面網格
按下生成開起BLM精靈來建構網格并釘選于表面網格生成項，表面網格完成后可以看到兩對象接觸面有許多不匹配的表面網格，如圖三。此時可于網格-顯示撒點資訊(圖四)，進行二次檢查，確認產生的表面網格與Step2的撒點位置相同。
圖三 原始接觸面之不一致表面網格
圖四 顯示撒點資訊
Step4. 執行自動復制/貼上
進入修復網格，使用自動 復制/貼上功能(圖五)。將產品端的接觸面網格貼到嵌件上。
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表面的干涉儀數據包含不規則度的相關信息，包括旋轉對稱不規則性 (RSI)、用于確定中空間頻率的斜率誤差以及其他表面形狀制造誤差。這些制造誤差取決于在球面或非球面上進行的拋光類型，可以是傳統的瀝青拋光、高速拋光以及磁流變拋光 (MRF)。由于很難使用 Zernike 項來模擬所有這些類型的表面形狀變化，因此確定表面誤差如何影響整體系統級性能的最佳方法是在 OpticStudio
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表面的干涉儀數據包含不規則度的相關信息，包括旋轉對稱不規則性 (RSI)、用于確定中空間頻率的斜率誤差以及其他表面形狀制造誤差。這些制造誤差取決于在球面或非球面上進行的拋光類型，可以是傳統的瀝青拋光、高速拋光以及磁流變拋光 (MRF)。由于很難使用 Zernike 項來模擬所有這些類型的表面形狀變化，因此確定表面誤差如何影響整體系統級性能的最佳方法是在 OpticStudio
在過去的幾十年中，電子和光子學取得了長足的進步，顯著改進了數據處理技術，使我們的生活發生了翻天覆地的變化。
表面等離子體光子學描述了在金屬-電介質界面上對光信號進行納米級（十億分之一米）操作。受光子學的啟發，表面等離子體光子學利用了金屬納米結構的獨特屬性，使得在近原子尺度下傳輸光信號成為可能。
在同一半導體芯片上集成傳統的光子學和電子學與表面等離子體光子學具有顯著的優勢，可創造出超高速的計算機芯片和光通信器件
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本文旨在介紹如何在OpticStudio中模擬K-相關分布散射模型，并用實例分析將該模型與Harvey-Shack (ABg) 散射分布模型進行了比較。
簡介
表面微粗糙度引起的散射通常具有 K-相關模型 (K-correlation model) 的特征。該模型除了在小散射角區域有所不同外，與 Harvey-Shack (ABg) 模型十分相似。
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概覽
瓊斯矩陣 (Jones Matrix) 表面是一種非常簡便的定義偏振元件的方法。這篇文章通過幾個示例介紹了如何使用瓊斯矩陣。
介紹
光線追跡程序一般只考慮光線的幾何屬性（位置、方向和相位）。光線傳播到一個表面時的全部信息可由坐標、方向余弦（光線與局部坐標軸的夾角）和相位（光線的光程及光程差）表示。
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平行平板表面不規則度分析
本文主要介紹Opticstudio如何對表面不規則度進行公差分析：
如何使用公差操作數TEZI指定RMS公差
表面不規則度的頻率參數和RMS振幅參數如何影響波前傳輸
透鏡表面不規則度的不確定性使得其公差分析不那么簡單。通常情況下，透鏡供應商通過對樣品的平均表面誤差進行測量得出RMS
問題：
在結構載荷施加過程中，有時會遇到某些載荷需要加載一個面，且載荷大小在面內不是均勻分布，而是中間大邊緣小的載荷形式。類似與手指或球頭橡膠等按壓表面的載荷分布形式。
Ansys Workbench本身只可以按載荷面施加均勻分布的載荷，載荷大小不能實現邊緣逐步減小的效果。導致仿真結果會在載荷邊緣出現應力集中的現象與實際不符。
解決方法：
表面貼裝制造被廣泛用于組裝片式電阻封裝，能夠將電子元件直接貼裝在印刷電路板（PCB）的表面。對更小的手持設備不斷增長的需求促使片式電阻器尺寸更小，這反過來又引發了對焊點熱疲勞壽命以及故障發生情況的擔憂。
表面貼片電阻會受到熱循環的影響。材料之間的熱膨脹差異會在結構上產生熱應力，
連接電阻與印刷電路板的焊料被視為裝配中最薄弱的環節，由于工作溫度高于焊料的
熔點，因此會產生稱為蠕變的變形
所有集成電路 （尤其是高速器件）都會產生熱量。在當今密集的電子系統布局中，多
數情況下熱源都置于靠近熱敏性集成電路的位置。印刷電路板的設計人員經常需要考
慮熱敏器件和發熱器件的相對位置，使敏感器件不至于過熱。
有一種發熱裝置是調壓器，可以產生幾瓦的熱量，溫度會超過 70?C。如果在設計電路
板時將這樣的裝置置于靠近包含敏感硅芯片的表面貼裝封裝的位置
Moldex3D Studio提供使用者便利的網格編修相關功能，能產生客制化的網格分布。使用者可使用Moldex3D預設網格參數來建立網格，此方式能大幅降低模型網格化的人工時間，不過，在個別情形下，亦提供使用者各類工具進行網格編修，進一步優化網格品質，使建模流程更加友善。
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