ansys軸向拉力是什么的案例
拉力作用下高強(qiáng)螺栓連接的ansys模擬
因此有必要對(duì)其具體受力進(jìn)行分析研究，本論文利用有限元軟件ansys模擬了一高強(qiáng)度螺栓構(gòu)件在受拉力作用之下的應(yīng)力狀況。
1 螺栓連接構(gòu)件基本參數(shù)
1．1 高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力
高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力是施加在連接構(gòu)件上，產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)的整體性，通常來講希望能盡量高些，但為了保證螺栓不會(huì)在擰僅過程中發(fā)生屈服或斷裂，規(guī)范GBJ 17—88規(guī)定預(yù)拉力設(shè)計(jì)值按下式確定：
其中fy是鋼材的條件屈服強(qiáng)度；Ae為螺栓在螺紋處的有效截面面積。
1．2 連接處構(gòu)件接觸面的處理和抗滑移系數(shù)
高強(qiáng)度螺栓有摩擦型和承壓型兩種受里方式，本文僅僅討論摩擦型高強(qiáng)螺栓結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)；對(duì)于摩擦型高強(qiáng)螺栓而已，其構(gòu)件的接觸面（摩擦面）通常經(jīng)特殊處理，使其凈潔并粗糟，以提高其抗滑移系數(shù)μ；對(duì)于本論文中抗滑移系數(shù)選取為0.4。
2 高強(qiáng)螺栓連接有限元模型的建立
主要目的是通過ANSYS的3D實(shí)體建模，分析高強(qiáng)度螺栓抗拉在高溫下的工作性能以及溫度對(duì)高強(qiáng)度螺栓抗拉和抗剪的極限承載力的影響。建模過程中利用ANSYS的Pre－tension功能，施加高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力，利用接觸單元來考慮螺栓和孔壁的接觸與分開的情況以及連接板之間的摩擦作用。在材料的選擇方面考慮到高強(qiáng)度螺栓在抗拉狀態(tài)下的受力分析，考慮了其強(qiáng)化階段的彈塑性模型；連接板選用雙析線彈塑性模型，分析過程中包含了材料、幾何和狀態(tài)的三重非線性。
2．1單元的選取
由于本文螺栓連接構(gòu)件分析中采用的是細(xì)化的實(shí)體有限元模型，因此選取了如下幾種單元：空間八節(jié)點(diǎn)SOLID45實(shí)體單元，預(yù)應(yīng)力單元Prets179，目標(biāo)單元Targe170和接觸單元Contact174單元。
展開 在做一個(gè)多層柔性管道的受拉模擬，為什么結(jié)果顯示頂端作用拉力與低端反作用力數(shù)值不一樣？
兩個(gè)參考點(diǎn)分別與兩個(gè)端面耦合連接，拉力施加在頂端參考點(diǎn)上。低端參考點(diǎn)設(shè)為固定。頂端只放開軸向和徑向自由度。頂端作用拉力峰值500kn，平滑加載0.08s，然后維持穩(wěn)定幅值0.08是。從采集的數(shù)值上看低端參考點(diǎn)RP1的反作用力比頂端 參考點(diǎn)RP2的作用拉力幅值要小約63kn。模型用的是顯示動(dòng)力分析，動(dòng)內(nèi)能之比值也小于5%，可看做是準(zhǔn)靜態(tài)分析。請(qǐng)問大神們?yōu)?em>什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果？原因是什么啊？
ANSYS經(jīng)典提取螺栓軸向載荷的方法 ￥10
Beam188軸向力的提取方法
ANSYS與材料力學(xué)之軸向拉伸和壓縮（三）
對(duì)于該結(jié)構(gòu)，
σ
max=10MPa
τ
max=5MPa
二、ANSYS解法：
下面，我們用ANSYS驗(yàn)證一下材料力學(xué)解法的準(zhǔn)確性。通過該例子，學(xué)習(xí)在ANSYS中怎么提取任意截面上的應(yīng)力。
1.確定分析類型：根據(jù)例題所示結(jié)構(gòu)，確定分析類型為靜力學(xué)分析；
2.通過對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，我們需要提取任意截面上的切應(yīng)力和正應(yīng)力，所以我們使用solid單元進(jìn)行計(jì)算。
Step1：
在SCDM中創(chuàng)建平面模型。
首先，我們?cè)赟CDM中建立一個(gè)橫截面是邊長(zhǎng)10mm的正方形，長(zhǎng)度為100mm的長(zhǎng)方體。建立完成以后，點(diǎn)擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進(jìn)入Workbench。
Step2：創(chuàng)建分析流程。
將Static Structural拖入Project Schematic，并與剛才導(dǎo)入的幾何建立聯(lián)系。雙擊Model進(jìn)入Mechanical。
Step3：
創(chuàng)建局部坐標(biāo)系。
我們想提取提取任意截面上的應(yīng)力，必須先創(chuàng)建好截面，然后把結(jié)果映射在截面上。而截面的創(chuàng)建，是依靠坐標(biāo)系的xy平面，所以在創(chuàng)建截面前，應(yīng)先創(chuàng)建合適的局部坐標(biāo)系。
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ANSYS與材料力學(xué)系列教程之軸向拉伸和壓縮（七）
通過計(jì)算結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)材料力學(xué)計(jì)算的結(jié)果為：F點(diǎn)位移1.618mm；ANSYS計(jì)算結(jié)果為：F點(diǎn)位移1.6181mm，結(jié)果基本一致。
總結(jié)：
1. ANSYS計(jì)算結(jié)果與材料力學(xué)計(jì)算結(jié)果基本一致。
2. 載荷作用在F點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)位移為1.618mm；載荷作用在A點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)位移為1.618mm。這是線性彈性體中普遍存在的關(guān)系，稱為位移互等定理。
彩
蛋
：
Stiff
Beam
剛性
梁
真的
剛性
嗎？
我們提取桿AB的變形，發(fā)現(xiàn)桿AB發(fā)生了彎曲，最大變形為11.5mm。我們不是已經(jīng)把桿設(shè)置成剛性的了嗎？怎么還會(huì)有彎曲變形呢？
首先，我們要明白，ANSYS中是怎么定義剛性梁?jiǎn)卧摹Ｒ话銇碚f，ANSYS是通過
MPC184單元來模擬剛性梁。我們觀察Solution Information的Worksheet，發(fā)現(xiàn)求解過程中沒有MPC184單元，那我們?cè)O(shè)置了
Stiff
Beam，軟件又是怎么解決的呢？
我們打開ANSYS的幫助，發(fā)現(xiàn)了以下信息（下圖一）。大體意思是說：軟件通過使楊氏模量比工程數(shù)據(jù)中定義的高1e4倍來近似剛性梁。也就是說，軟件會(huì)自動(dòng)定義一種剛度比較大的材料，賦予給Stiff Beam
。Stiff Beam不是完全剛性的，只是剛度比較大而已。我們將結(jié)構(gòu)導(dǎo)入到A
NSYS經(jīng)典環(huán)境，在材料參數(shù)中，我們發(fā)現(xiàn)了定義在AB桿上的材料，楊氏模量為2e9MPa，而我們定義的材料2-25楊氏模量為2e5MPa，確實(shí)相差1e4倍（下圖二）。
至此，本文結(jié)束。
展開 ANSYS與材料力學(xué)系列教程之軸向拉伸和壓縮（四）
結(jié)論：
①材料力學(xué)方法計(jì)算結(jié)果為1.2934mm，ANSYS計(jì)算結(jié)果為1.2945mm，結(jié)果基本一致。但材料力學(xué)計(jì)算方法使用小變形假設(shè)，在作圖求位移時(shí)，也進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化計(jì)算，所以ANSYS的計(jì)算結(jié)果應(yīng)較為準(zhǔn)確。
②材料力學(xué)中小變形假設(shè)，計(jì)算誤差在可接受范圍以內(nèi)，但計(jì)算效率卻得到了很大的提高。
③該題還可使用彈性體的功能原理進(jìn)行方便快捷的計(jì)算，ANSYS也可計(jì)算結(jié)構(gòu)中的應(yīng)變能，該方法將在下一篇文章中為大家講解。
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ANSYS與材料力學(xué)系列教程之軸向拉伸和壓縮（五）
根據(jù)推導(dǎo)出的應(yīng)變能計(jì)算公式，該結(jié)構(gòu)中總的應(yīng)變能為：
Vε=2*(FN^2*L)/2EA=
64.67J
根據(jù)彈性體的功能原理，載荷P做的功數(shù)值上等于結(jié)構(gòu)總的應(yīng)變能，即：
W=1/2*P*△A=Vε
△A=0.0012934m=1.2934mm
ANSYS解法：
該題的ANSYS解法，只需在上篇文章的ANSYS結(jié)果基礎(chǔ)上，提取一個(gè)應(yīng)變能結(jié)果。
Step1：求解設(shè)置。
提取應(yīng)變能結(jié)果，需要打開Beam Section Results，方法是：點(diǎn)擊Solution，在Details of Solution的Post Processing中，將Beam Section Results設(shè)置為Yes。
Step2：提取應(yīng)變能結(jié)果。
選擇Results→Energy→Strain Energy，然后右擊Solution（A6），選擇Eevaluate All Results，提取結(jié)果。計(jì)算結(jié)果如下圖二。
結(jié)論：
①材料力學(xué)方法計(jì)算的總應(yīng)變能為64.74J，ANSYS計(jì)算的總應(yīng)變能結(jié)果為64.723J，兩者基本一致。
②使用彈性體的功能原理求解該題，更加方便快捷，這種方法也稱為能量法。
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展開 Ansys | 什么是光電子學(xué)？
為避免持續(xù)進(jìn)行原型迭代，仿真可以幫助：
開發(fā)具有集成型光電組件的產(chǎn)品，并驗(yàn)證其功能
確定最佳材料選擇方案
對(duì)光波與器件的相互作用進(jìn)行仿真
了解光學(xué)元件如何集成到更大型的電子系統(tǒng)中
設(shè)計(jì)光學(xué)元件，并查看光學(xué)元件與機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)集成時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)，例如雙折射
查看熱量、氣流或流體流動(dòng)等環(huán)境刺激因素對(duì)光電器件的影響
為光電器件設(shè)計(jì)與制造工程師節(jié)省時(shí)間和成本
揭示單靠實(shí)驗(yàn)方法可能無法推斷出的行為
在Ansys Lumerical FDTD先進(jìn)3D電磁FDTD仿真軟件中，分別對(duì)具有（a）大型電接觸和（b）小型電接觸的垂直光電探測(cè)器中的2D橫向電場(chǎng)分布進(jìn)行仿真
Ansys提供了以下用于光電器件仿真的工具：
Ansys Lumerical軟件：Lumerical軟件專注于光電器件的微納光子行為仿真。它可研究光的波長(zhǎng)如何被吸收，以及如何與光學(xué)元件相互作用。
Ansys Zemax OpticStudio光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析軟件：OpticStudio軟件可用于設(shè)計(jì)和分析光學(xué)系統(tǒng)，包括透鏡、波導(dǎo)和光子電路，以實(shí)現(xiàn)光的控制和引導(dǎo)，被廣泛用于光通信和PIC。
Ansys Speos CAD集成光學(xué)和照明仿真軟件：Speos軟件可對(duì)光在真實(shí)環(huán)境中的行為表現(xiàn)進(jìn)行仿真，以幫助評(píng)估系統(tǒng)級(jí)光學(xué)性能。其能夠使用OpticStudio軟件中生成的信息，來查看復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景（例如汽車中集成的攝像頭或駕駛艙中的AR顯示系統(tǒng)）中光電器件的影響和行為。
Ansys Mechanical結(jié)構(gòu)有限元分析軟件：Mechanical軟件可研究光電器件所用材料的屬性、系統(tǒng)的熱信息以及任何潛在的機(jī)械問題。
光電子學(xué)的未來展望
原始設(shè)備制造商（OEM）正在不斷為各個(gè)行業(yè)開發(fā)更先進(jìn)的新型光電組件。
展開 Ansys | 什么是MicroLED？
一些主要的MicroLED使用示例包括：
智能手表和健身手環(huán)等可穿戴技術(shù)
MicroLED電視
增強(qiáng)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）眼鏡和耳機(jī)
汽車和航空航天行業(yè)的抬頭顯示器（HUD）
中央集群顯示器
汽車前照燈
高速光通信
柔性可拉伸的顯示器
使用Ansys進(jìn)行MicroLED仿真
工程師可以首先通過仿真方法來可視化LED或顯示器的工作表現(xiàn)，以克服MicroLED中的諸多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。Ansys提供了一系列工具，可用于在進(jìn)行物理制造之前對(duì)MicroLED性能進(jìn)行仿真：
Ansys Lumerical STACK求解器：對(duì)MicroLED中的不同材料層進(jìn)行仿真，以顯示光是如何反射、折射和透射的。STACK求解器還可計(jì)算LED的發(fā)射功率和功率密度。
Ansy Lumerical FDTD求解器：對(duì)LED的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射方向圖和提取效率進(jìn)行仿真。FDTD求解器還可以與Ansys Speos設(shè)計(jì)工具配合使用，計(jì)算錐光坐標(biāo)中的光譜強(qiáng)度。
Ansys Lumerical CHARGE和Ansys Lumerical MQW求解器：對(duì)LED的電流-電壓（I-V）曲線、自發(fā)發(fā)射功率頻譜和內(nèi)部量子效率進(jìn)行仿真。
Ansys Lumerical求解器工作流程概覽
Ansys Speos軟件：使用來自Lumerical套件求解器的光譜強(qiáng)度數(shù)據(jù)執(zhí)行系統(tǒng)級(jí)仿真，并充當(dāng)虛擬光度實(shí)驗(yàn)室。利用該工具，工程師可以檢查全色域并執(zhí)行輻射測(cè)試。
展開 Ansys | 什么是虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）？
虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)原理是什么？
虛擬現(xiàn)實(shí)利用硬件（頭戴式顯示器、追蹤系統(tǒng)、圖形處理）和軟件（Web應(yīng)用或本地應(yīng)用）技術(shù)，讓用戶沉浸在一個(gè)虛擬的世界里。
通過將支持體驗(yàn)的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件與創(chuàng)建環(huán)境的軟件相結(jié)合，該技術(shù)使用戶能夠置身于虛擬世界中，進(jìn)行在現(xiàn)實(shí)世界中難以或無法完成的操作或體驗(yàn)。
虛擬現(xiàn)實(shí)的類型
虛擬現(xiàn)實(shí)通常有三種不同的類型，包括非沉浸式、半沉浸式和全沉浸式。
非沉浸式VR，通常在計(jì)算機(jī)或手機(jī)屏幕上提供。這些體驗(yàn)被視為非沉浸式體驗(yàn)，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)讓用戶沉浸在環(huán)境中，用戶仍然可以感知其物理環(huán)境。
半沉浸式VR，涉及到真實(shí)世界和虛擬世界的融合。對(duì)于這種類型的VR，用戶操作時(shí)通常需佩戴頭戴式顯示器（HMD），也可以使用手動(dòng)控制器。 這種體驗(yàn)是半沉浸式而非全沉浸式，因?yàn)橛脩魧⒃隗w驗(yàn)虛擬創(chuàng)建的世界的同時(shí)，仍然會(huì)在一定程度上感知其物理環(huán)境。例如，辦公室里的HMD向房間四周投影遙測(cè)屏幕。這就是真實(shí)辦公室物理環(huán)境和屏幕虛擬化影像的組合。
全沉浸式VR，使用戶置身于一個(gè)虛擬世界中，虛擬體驗(yàn)完全包裹他們的感官，讓他們完全專注于構(gòu)建而成的環(huán)境中。這種形式也需要HMD，但更側(cè)重于提供一個(gè)完全環(huán)繞的環(huán)境。有時(shí)，用戶還需要手套、緊身連衫褲和其它設(shè)備，以便他們的感官體驗(yàn)與所創(chuàng)建的虛擬世界保持一致。此外，一些場(chǎng)景還可以使用“洞穴式自動(dòng)虛擬環(huán)境”，簡(jiǎn)稱為“CAVE”。即進(jìn)一步在一個(gè)房間內(nèi)使用3到6個(gè)壁面來投影環(huán)境。
虛擬現(xiàn)實(shí)的優(yōu)勢(shì)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了體驗(yàn)各種互動(dòng)的機(jī)會(huì)，而無需真正創(chuàng)建實(shí)體互動(dòng)，從而降低了成本。例如，實(shí)習(xí)外科醫(yī)生可通過虛擬現(xiàn)實(shí)來了解如何給患者做手術(shù)，而避免了感染和受傷的風(fēng)險(xiǎn)。
虛擬現(xiàn)實(shí)還有助于用戶體驗(yàn)難以通過其他方式體驗(yàn)的情境，例如，讓工程師通過虛擬展示看到飛行過程中飛機(jī)渦輪機(jī)工作時(shí)其內(nèi)部的情況。
展開 為什么沒有國(guó)產(chǎn)"ANSYS"或“abaqus”？（瞎叨叨）
從這兩款通用有限元軟件的發(fā)展歷程來看：博士生開發(fā)計(jì)算程序—合伙創(chuàng)業(yè)—商用有限元軟件—并購—通用有限元軟件家族（CAD+前處理+CAE+優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)+數(shù)字孿生體集成平臺(tái)），發(fā)展道路明確清晰，發(fā)展時(shí)間為50年代左右，當(dāng)時(shí)有限元做為工程界的黑科技受到了極大地關(guān)注。接著是全球的大基建時(shí)期也為計(jì)算軟件的發(fā)展提供了營(yíng)養(yǎng)充分的土地。
那么當(dāng)下，理論發(fā)展逐漸完善，理論體系的龐大以及學(xué)生課題的偏工程性，工科博士培養(yǎng)過程節(jié)奏快、注重實(shí)踐和產(chǎn)出，促使試驗(yàn)和模擬應(yīng)用相結(jié)合的技術(shù)手段愈發(fā)成熟。CAE方面的創(chuàng)新偏重于模型的精細(xì)化處理（前處理）和計(jì)算效率提升（并行計(jì)算），在再進(jìn)一步就是結(jié)合工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，開發(fā)材料模型，基于理論出發(fā)的創(chuàng)新鮮有報(bào)道。無網(wǎng)格數(shù)值計(jì)算方法、近場(chǎng)和相場(chǎng)就當(dāng)下來說相較傳統(tǒng)CAE還是比較新的。理論創(chuàng)新的時(shí)間投入和精力投入是不可預(yù)測(cè)和估量的。博士群體畢業(yè)后的職業(yè)發(fā)展和生活質(zhì)量與在讀期間所發(fā)表論文的質(zhì)量和數(shù)量直接相關(guān)，選擇基礎(chǔ)課題的產(chǎn)出周期和風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。但是，對(duì)于天才級(jí)選手和以科研為愛好的大佬確實(shí)可以在基礎(chǔ)研究中投入精力并產(chǎn)生重量級(jí)的成果。
然而，現(xiàn)實(shí)很現(xiàn)實(shí)。
但是，作為學(xué)生，可以從開發(fā)一個(gè)小而專業(yè)的計(jì)算程序開始積累。
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Ansys Zemax | 什么是Sobol取樣？
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概要
本文主要介紹了：
什么是Sobol取樣？
和隨機(jī)光線產(chǎn)生方法相比，Sobol取樣有什么優(yōu)點(diǎn)？
Sobol取樣有什么限制？
隨機(jī)取樣和Sobol取樣模式
一個(gè)光源會(huì)在位置空間以及角度空間隨機(jī)產(chǎn)生光線分布。例如，一個(gè)點(diǎn)光源發(fā)出起始點(diǎn)位置不變、某一方向余弦范圍內(nèi)均勻分布的光線。當(dāng)對(duì)該光源進(jìn)行光線追跡時(shí)，必須發(fā)出足夠多根光線，才能準(zhǔn)確的描述該點(diǎn)光源。
光線的隨機(jī)產(chǎn)生通常使用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器的目標(biāo)是為了制造一系列互相無關(guān)的隨機(jī)數(shù)，然后（通過生成大量隨機(jī)數(shù)）追跡大量的隨機(jī)光線就可以對(duì)光源準(zhǔn)確的取樣。
當(dāng)然，所有基于電腦的隨機(jī)數(shù)生成算法都是偽隨機(jī)的（quasi-random）。它們受限于一個(gè)周期，當(dāng)超過周期后就會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，而不再是相互無關(guān)的隨機(jī)數(shù)。這個(gè)周期的最終限定是由電腦的位數(shù)來決定的，因此，沒有一個(gè)內(nèi)建的隨機(jī)數(shù)是“真正”隨機(jī)的。（但是本文我們認(rèn)為OpticStudio中的長(zhǎng)周期隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器是“真正”的隨機(jī)，這樣就可以用來和Sobol取樣模式對(duì)比。）
Sobol 取樣使用了不同的方式來取樣。相比于隨機(jī)數(shù)，Sobol 采樣重點(diǎn)在于在概率空間產(chǎn)生均勻的分布。這并不是單純的使用格點(diǎn)取樣，從概率上來講，格點(diǎn)取樣也是定性隨機(jī)的，它巧妙的填補(bǔ)了使用之前隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器無法采樣到的概率空間。
本文以一個(gè)簡(jiǎn)單的光學(xué)系統(tǒng)為例，系統(tǒng)中兩個(gè)矩形光源照亮探測(cè)器，此光源會(huì)產(chǎn)生均勻的矩形光線分布。下圖為光線追跡的結(jié)果，圖中上方為隨機(jī)取樣下方為Sobol 取樣。
如果我們對(duì)每個(gè)光源都追跡10^4條光線，Detector Viewer結(jié)果圖如圖2所示，圖中很難看出兩者的差距。
展開 Ansys | 雙折射是什么？
Ansys提供了一系列工具，例如Ansys Zemax OpticStudio光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析軟件，以及Ansys Mechanical結(jié)構(gòu)有限元分析（FEA）軟件，幫助用戶了解各種光學(xué)器件和終端應(yīng)用中的不同材料及其雙折射特性。這些應(yīng)用還兼容MATLAB和Moldex3D等外部工具。
VR頭顯設(shè)備中的殘余應(yīng)力
注塑成型VR透鏡中的應(yīng)力仿真
Ansys Zemax | 什么是Sobol取樣？
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本文主要介紹了：
什么是Sobol取樣？
和隨機(jī)光線產(chǎn)生方法相比，Sobol取樣有什么優(yōu)點(diǎn)？
Sobol取樣有什么限制？
隨機(jī)取樣和Sobol取樣模式
一個(gè)光源會(huì)在位置空間以及角度空間隨機(jī)產(chǎn)生光線分布。例如，一個(gè)點(diǎn)光源發(fā)出起始點(diǎn)位置不變、某一方向余弦范圍內(nèi)均勻分布的光線。當(dāng)對(duì)該光源進(jìn)行光線追跡時(shí)，必須發(fā)出足夠多根光線，才能準(zhǔn)確的描述該點(diǎn)光源。
光線的隨機(jī)產(chǎn)生通常使用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器的目標(biāo)是為了制造一系列互相無關(guān)的隨機(jī)數(shù)，然后（通過生成大量隨機(jī)數(shù)）追跡大量的隨機(jī)光線就可以對(duì)光源準(zhǔn)確的取樣。
當(dāng)然，所有基于電腦的隨機(jī)數(shù)生成算法都是偽隨機(jī)的（quasi-random）。它們受限于一個(gè)周期，當(dāng)超過周期后就會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，而不再是相互無關(guān)的隨機(jī)數(shù)。這個(gè)周期的最終限定是由電腦的位數(shù)來決定的，因此，沒有一個(gè)內(nèi)建的隨機(jī)數(shù)是“真正”隨機(jī)的。（但是本文我們認(rèn)為OpticStudio中的長(zhǎng)周期隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器是“真正”的隨機(jī)，這樣就可以用來和Sobol取樣模式對(duì)比。）
Sobol 取樣使用了不同的方式來取樣。相比于隨機(jī)數(shù)，Sobol 采樣重點(diǎn)在于在概率空間產(chǎn)生均勻的分布。這并不是單純的使用格點(diǎn)取樣，從概率上來講，格點(diǎn)取樣也是定性隨機(jī)的，它巧妙的填補(bǔ)了使用之前隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器無法采樣到的概率空間。
本文以一個(gè)簡(jiǎn)單的光學(xué)系統(tǒng)為例，系統(tǒng)中兩個(gè)矩形光源照亮探測(cè)器，此光源會(huì)產(chǎn)生均勻的矩形光線分布。下圖為光線追跡的結(jié)果，圖中上方為隨機(jī)取樣下方為Sobol 取樣。
如果我們對(duì)每個(gè)光源都追跡10^4條光線，Detector Viewer結(jié)果圖如圖2所示，圖中很難看出兩者的差距。
如果將追跡光線數(shù)目增加到10^6，就可以看出兩者的差別。Sobol 取樣模式產(chǎn)生光線比隨機(jī)取樣更加均勻。
展開 Ansys Zemax | 什么是點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（ PSF ）
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本文討論了如何在 OpticStudio 中對(duì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行建模和解釋。使用的分析特征是 Spot Diagram、FFT PSF 和 Huygens PSF。將討論每種工具的優(yōu)點(diǎn)，以及用于最準(zhǔn)確分析的有用特征設(shè)置。
介紹
光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) （PSF） 是單個(gè)點(diǎn)光源產(chǎn)生的輻照度分布。（望遠(yuǎn)鏡拍攝遙遠(yuǎn)恒星的圖像就是一個(gè)很好的例子。盡管源可能是一個(gè)點(diǎn)，但圖像不是。有兩個(gè)主要原因：首先系統(tǒng)中的像差會(huì)將圖像傳播到有限的區(qū)域；其次衍射效果也會(huì)擴(kuò)散圖像，即使在沒有像差的系統(tǒng)中也是如此。
OpticStudio 有三種基本類型的 PSF 計(jì)算：幾何（無衍射）點(diǎn)列圖、基于衍射的 FFT 和 Huygens PSF。本文將討論基本理論，并就正確使用每種類型的 PSF 提供一些指導(dǎo)。
點(diǎn)列圖
OpticStudio 中最基本的分析功能之一是點(diǎn)列圖。此功能從物空間中的單視場(chǎng)點(diǎn)發(fā)射許多光線，通過光學(xué)系統(tǒng)追跡所有光線，并繪制所有光線相對(duì)于某個(gè)公共參考的 （x，y） 坐標(biāo)。因此，點(diǎn)列圖本身就可以看作一個(gè)幾何 PSF。
這里使用的示例光學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)焦距為 50 mm 的單拋物面 F/5 反射鏡，物位于無窮遠(yuǎn)處。該系統(tǒng)是一個(gè)簡(jiǎn)化的牛頓望遠(yuǎn)鏡，包含的示例文件為 PSF_Newtonian.ZMX。以下是光學(xué)系統(tǒng)的外觀：
兩個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)（一個(gè)在軸上，另一個(gè)呈 2 度角）的點(diǎn)列圖如下所示。
請(qǐng)注意，點(diǎn)列圖是光線落點(diǎn)的集合，每個(gè)點(diǎn)表示一條光線。光線之間沒有相互作用或干擾。點(diǎn)列圖在顯示望遠(yuǎn)鏡的幾何或光線像差的影響方面非常有效。離軸幾何 PSF 清楚地顯示了系統(tǒng)的彗差和像散。然而在軸上，點(diǎn)列圖預(yù)測(cè)了完美的成像。但這是否準(zhǔn)確代表了光學(xué)系統(tǒng)的性能？為了回答點(diǎn)列圖結(jié)果的這個(gè)問題，我們需要將點(diǎn)列分布與衍射極限響應(yīng)進(jìn)行比較。
將幾何像差與衍射極限進(jìn)行比較的一種快速方法是在點(diǎn)列圖中添加艾里斑參考橢圓
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