結構-熱-光學性能分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
結構-熱-光學性能分析的視頻教程
車燈仿真分析系列課程（熱仿真/結構力學仿真/光學仿真）
ANSYS作為世界知名的CAE仿真軟件，在汽車車燈的結構力學、流體散熱、光學設計都有廣泛地應用。在結構力學分析時，借助ANSYS可以實現諸如：車燈極端靜載荷作用下的強度/剛度分析、車燈的抗沖擊/振動性能分析及優化設計；車燈的碰撞試驗分析；車燈在交變載荷作用下的結構疲勞計算等，從而為汽車照明系統的設計提供理論依據。
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木結構剪力墻抗震性能分析
某木結構剪力墻單向加載分析 難點： 1、木框架采用CAD建模，木板采用ABAQUS建模，之后在ABAQUS中進行裝配； 2、應用非線性彈簧SPRINGA模擬面板釘，模型共施加310個彈簧； 3、310個非線性彈簧的施加通過修改INP文件實現 4、非線性彈簧參數的設定； 5、如何釋放木框節點彎矩約束（應用關鍵字）； 6、荷載位移曲線的提取。 購買后可下載附件！
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結構-熱-光學性能分析的實例教程
SEBS結構性能特點
SEBS是苯乙烯（S）-乙烯（E)/丁烯（B)-苯乙烯（S）構成嵌段共聚物，它將聚苯乙烯的熱塑性特征和乙烯-丁烯共聚物的彈性體特征結合在同一聚合物中，其分子構型為A-B-A型的三嵌段共聚物（圖1，圖2）。
圖1 SEBS的三嵌段構型
具有這樣的三嵌段構型的SEBS的基本性能特征為：在常溫下聚苯乙烯嵌段硬而強，與中間的彈性體嵌段不相容，呈相分離狀態；聚苯乙烯嵌段形成相區分散于彈性基體相中，并將彈性體嵌段鎖接成物理交聯的網絡。這種以彈性體為連續相，聚苯乙烯為分散相的網絡結構賦予了SEBS 與傳統硫化橡膠相似的彈性體性能。
圖2 SEBS的相區結構
當SEBS受熱，溫度超過聚苯乙烯的玻璃化轉變溫度時，聚苯乙烯相軟化，在剪切下發生流動而可以進行加工；當模塑成型的制品冷卻后，聚苯乙烯相區變硬并具有強度。SEBS的這種可逆的物理交聯過程是其最重要的特性。
SEBS很少單獨使用，一般都會與其他材料，如，熱塑性塑料、樹脂、填料、助劑等進行配混而得到所需的性能，如流動性、硬度、顏色、透明性和柔韌性。SEBS為基礎的熱塑性彈性體的硬度可調范圍很寬從邵氏A 0-D50。同時SEBS為基礎的熱塑性彈性體有良好著色性能。此外，由于SEBS中彈性體嵌段已完全氫化，因此SEBS具有優良的耐老化性并能在高溫下進行加工.
展開 典型的多學科優化設計問題：
光學：CODE V® optical software
結構：MSC/NASTRAN® structural analyzer
熱： SINDA/FLUINT and Thermal Desktop thermal design system.
optiOpt-ICES2002b_SINDA.pdf
光學設計
在LSST光學設計的中心是一個三反射鏡系統，起源于Mersenne-Schmidt族的光學系統，可以在非常寬的視場產生非常好的成像質量。LSST系統添加了一個三元屈光相機來進一步提高成像質量，補償來自于濾光片和dewer窗口的色差，并且使焦平面平坦。半月形濾光片基板保持光束的遠心充滿全視場，從而消除在濾光片響應時的任何波長偏移。L3的厚度由需求的應力安全余量決定，可以用作dewar窗口和真空擋板。生成的圖像質量在50%處（下曲線）<0.2"，在80%能量環繞處（上曲線）<0.3"橫跨整個可視光譜（330-1080?）。
透鏡零位校驗
三個屈光元件的每個零位校驗作為最終設計優化的一部分。可以通過整個光學系統非球面項的平衡來簡化可制造性。最后，L1保持了完全球面光學，L2上非常小的非球面量引起了一個簡單的零位校驗及M2上非球面性的降低，同樣的在L3上添加的非球面性極大的簡化了它的零點校驗。每個零點校驗均是沿著重力的取向實施。通過在它們首選操作取向上校驗透鏡，可以補償由重力扭曲導致的1階光學誤差。
雜散&散射光分析
在FRED軟件包（Photon Engineering，LLC）中使用非序列光線追跡模型可以完成LSST散射光分析。LSST散射光模型包含了所有光學元件以及結構元件，表現為圓頂（1），望遠鏡裝置（2），和相機組件（3）。每個光學表面賦予微表面粗糙規格及顆粒清潔度，非光學表面賦予Z306 Aeroglaze（涂黑處理）。
關鍵面的分析是從2個視角分析照明模型元件：1）從探測器，2）從圓頂外部。
展開 為了測定殼體的微觀結構和元素組成，使用掃描電子顯微鏡(日本電子JEOL，JSM-7800F Prime)觀察了殼體的表面形貌，并進行了X射線能譜分析(EDS)測定殼體元素組成。為了測定顆粒的機械強度，使用文騰力學性能檢測儀測定了單顆粒的壓碎強度，為了分析殼體的化學成分以及強度形成的原因，使用多晶衍射儀(日本理學，smartlab9)對殼體進行了XRD成分分析。為了探究殼體對氣體擴散的影響，使用孔隙率分析儀(美國康塔，poremaster33)分別測定了核殼結構顆粒、芯體和殼體的孔徑分布。用同步熱分析儀(PerkinElmer，STA8000)分別對核殼結構顆粒和芯體進行了儲熱實驗，比較了外層是否包裹殼體對反應速率的影響。
為了測定核殼結構顆粒的儲放熱性能，使用管式爐將顆粒加熱至550 ℃并恒溫維持40 min進行儲熱，之后將顆粒移至充滿飽和水蒸氣的烘箱中進行放熱，通過測定顆粒儲放熱過程中質量的變化計算得到顆粒的有效轉化率，公式如下：
其中， 為顆粒在放熱過程中的轉化率， 為水合后顆粒總質量， 為水合前顆粒總質量。 和 分別為氫氧化鈣與水蒸氣的相對分子質量。顆粒的質量儲熱密度由轉化率和純氫氧化鈣的質量儲熱密度相乘得到。為了測定顆粒的循環穩定性，對顆粒進行了25次儲放熱循環實驗，觀察顆粒在循環過程中儲熱密度的變化以及是否發生開裂或破碎，使用掃描電子顯微鏡(JEOL公司，JSM-7800F Prime)分別對循環后的顆粒和未經循環的顆粒進行了微觀形貌觀察，并進行了對比分析。
展開 通過該探測器收集的數據，設計團隊能夠直觀地了解遠光燈的光照分布情況，發現其中存在的問題，并針對性地對反射器的曲面進行優化調整，以不斷提升遠光燈的性能。
總結
本案例充分展示了 OAS 光學分析軟件在遠光燈反射器設計中的強大功能和應用價值。通過精確設置面屬性和光源參數，利用軟件的光線追跡技術，能夠準確模擬出遠光燈在特殊幾何結構和光學條件下的光線傳播情況，為設計人員提供詳細的光線分布數據，從而助力設計出符合法規要求、照明效果優良的遠光燈反射器。這種基于軟件模擬的設計方式，相較于傳統的試錯式設計方法，大大縮短了設計周期，降低了研發成本，提高了設計效率和產品質量 。
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OCAD應用：光學系統熱環境分析2個月前
光學系統是由各種不同光學材料制作的光學元件組成的，同時還必須由各種不同金屬材料制作的結構零件支撐起來的一個完整的光學部件才是一個完整的光學系統。正因為如此，由于各種材料在不同環境溫度和大氣壓力下的熱效應會使光學系統結構參數發生變化，這就是光學系統的熱效應。光學系統受環境熱效應的影響必然會影響系統的成像質量。為了保持光學系統成像質量的穩定，利用構成光學系統的各光學材料和金屬材料的不同熱效應影響平衡光學系統結構參數的關系維持系統成像質量的最佳效果
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習小塊移動的三維模型處理
2、學習小塊移動非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性熱結構耦合動力學分析步的建立
4、學習小塊移動熱結構耦合動力學分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、與切削工藝相關的工程師
你會得到什么：
1、掌握二維模型的繪制
2、掌握熱結構耦合顯示動力學分析相關的材料參數設置
3、理解動力學分析步的建立
4、學習切削相關的相互關系的設置
5、了解顯示動力學網格的劃分
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018
1.1 優化設計概述
所謂優化，是指最大化或最小化，而優化設計是指尋找一種方案以滿足所有的設計要求，并且需要的支出最少。
優化設計有兩種分析方法:解析法--通過求解微分與極值，求解出最小值;數值法--借助計算機和有限元，通過反復迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對復雜的問題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應用于工程中。
隨著計算機的發展
煙道結構
煙道壁厚5mm，圖1為煙道結構及其支座示意圖、除塵器支座設置示意圖。
圖1 袋除塵煙道結構及其支座、除塵器支座設置示意圖
建立模型
由于進氣煙道與殼體之間沒有膨脹節，因此需要考慮殼體的熱膨脹對煙道的影響，殼體已經過計算滿足要求，本模型無需建立加強筋等部件，如圖2所示。出氣煙道與除塵器之間設置有膨脹節，故單獨建立出氣煙道模型
光學系統是由各種不同光學材料制作的光學元件組成的，同時還必須由各種不同金屬材料制作的結構零件支撐起來的一個完整的光學部件才是一個完整的光學系統。正因為如此，由于各種材料在不同環境溫度和大氣壓力下的熱效應會使光學系統結構參數發生變化，這就是光學系統的熱效應。光學系統受環境熱效應的影響必然會影響系統的成像質量。為了保持光學系統成像質量的穩定，利用構成光學系統的各光學材料和金屬材料的不同熱效應影響平衡光學系統結構參數的關系維持系統成像質量的最佳效果
(H4)-25deg wide high遠光燈設計案例
簡介
在汽車照明系統中，遠光燈的設計對于夜間行車安全至關重要。本案例聚焦于一款特定的遠光燈反射器設計，使用 OAS 光學分析軟件進行模擬與優化。該應用程序專門針對遠光燈反射器設計，其寬高選項需滿足（FMVSS 108）規定，上斜角為 25/10 度。傾斜角度的確定取決于燈泡內的遮光罩。此遠光燈應用區別于普通遠光燈應用之處在于，
摘要：本文基于PERA SIM Mechanical通用結構仿真軟件建立了泵蓋熱結構耦合仿真的過程，從導入幾何模型開始，到劃分四面體網格、賦予模型不同的材料參數、施加邊界條件和載荷過程，以及分析求解設置，最終得到泵蓋熱變形與熱應力的分析結果，對泵蓋的結構強度設計提供指導建議。
關鍵詞：泵蓋；熱結構耦合；熱變形；熱應力
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本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、與剎車盤熱結構耦合相關的工程師
你會得到什么：
1、掌握剎車盤三維模型的繪制
2、掌握剎車盤熱結構耦合分析相關的材料參數設置
3、理解剎車盤熱結構耦合的分析步的建立
4、學習剎車盤熱結構耦合的相互關系的設置
5、了解剎車盤熱結構耦合網格的劃分
6、學習剎車盤熱結構耦合的載荷施加
7、學習結果后處理的查看與對比
0.摘要：本文基于安世亞太自主研發的PERA SIM Mechanical結構仿真軟件，對某機床夾具進行熱分析及熱結構耦合分析，獲得機床夾具的穩態溫度場以及熱變形和熱應力，用于指導和驗證夾具的設計方案。證明了國產仿真軟件PERA SIM Mechanical在熱結構耦合分析的適用性和可靠性。
關鍵詞：機床夾具；熱分析；熱結構耦合分析；PERA SIM Mechanical
