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我們?cè)谝粋€(gè)光學(xué)系統(tǒng)中有幾組透鏡元件，它們沿著光軸沿著預(yù)定義的軌跡移動(dòng)，從而提供了光學(xué)系統(tǒng)最終焦距（變焦係數(shù)）的變化。在 Alvarez變焦鏡頭的情況下，我們有一對(duì)所謂的Alvarez鏡頭，這些鏡頭元件相互之間的橫向位移提供了光學(xué)系統(tǒng)焦距的變化。傳統(tǒng)變焦鏡頭與 Alvarez變焦鏡頭的主要區(qū)別在於，傳統(tǒng)系統(tǒng)鏡頭沿光軸運(yùn)動(dòng)，而Alvarez系統(tǒng)鏡頭則沿垂直於光軸的方向運(yùn)動(dòng)。

透鏡參數(shù)在光學(xué)設(shè)計(jì)上常使用的最小化Seidel斜向像散的方法可透過(guò)在OpticStudio的評(píng)價(jià)函數(shù)中加入ASTI操作數(shù)達(dá)成目的，此時(shí)我們將目標(biāo)值設(shè)為0、加大權(quán)重，並且使用單一波長(zhǎng)。在縮小遠(yuǎn)點(diǎn)球面上最小模糊圈的方面，我們可以透過(guò)OpticStudio的預(yù)設(shè)優(yōu)化函數(shù)和光點(diǎn)半徑標(biāo)準(zhǔn)等功能達(dá)成目的。

體積全像在許多類型的光學(xué)系統(tǒng)中很受歡迎，例如：抬頭顯示器（HUD）、擴(kuò)增實(shí)境（AR）和虛擬實(shí)境（VR）的頭戴型顯示器（HMD）。全像能夠?qū)⒐饩€繞射到任何所需的角度，其波長(zhǎng)和角度的選擇性使其能夠創(chuàng)造更輕、更緊密的光學(xué)系統(tǒng)。OpticStudio長(zhǎng)期以來(lái)一直支持理想全像的模擬。然而，為了準(zhǔn)確地說(shuō)明體積全像的特性，除了考慮繞射光線的傳播方向外，還必須考慮繞射效率、材料收縮或折射率變化等因素。

較寬的帶寬可提供最佳分辨率，而波長(zhǎng)選擇可確定樣品材料中的穿透深度。 在此示例中，我們將使用840 nm中心波長(zhǎng)，60 nm FWHM光源，該光源透過(guò)以下方式在空氣中提供5μm的軸向分辨率：這些光譜特性來(lái)自Superlum市售的超發(fā)光二極管，它具有生物成像的共同波長(zhǎng)和足夠高的分辨率的帶寬。 我們將忽略準(zhǔn)直光學(xué)，而是從入射光束進(jìn)入干涉儀開(kāi)始。

隨著金屬氫化物研究的深入，有研究者利用金屬-有機(jī)骨架(MOFs)和氫化物形成混合材料，使其兼具物理吸附和化學(xué)吸附特性。由于MOFs與氫化物形成金屬納米顆粒的協(xié)同作用，預(yù)計(jì)氫氣物理吸附的等容熱將增加，氫氣化學(xué)吸附和解吸的溫度將降低。

所有這三種解決方案都可以在物理光學(xué)傳播 (POP) 中的 OpticStudio 中建模。一旦確定了由這些解決方案中的任何一個(gè)定義的光束的輸入分佈，就會(huì)使用 POP 將光束傳播通過(guò)感興趣的光學(xué)系統(tǒng)。

經(jīng)典斷裂力學(xué)假設(shè)裂紋尖端是數(shù)學(xué)上的"無(wú)限尖點(diǎn)"，導(dǎo)致應(yīng)力/應(yīng)變出現(xiàn)非物理的奇異性，且完全忽略缺陷尺度對(duì)承載能力的影響。新理論通過(guò)"均勻化能量密度"框架，證明裂紋尖端變形實(shí)際上是非奇異的，并能客觀預(yù)測(cè)缺陷尺寸效應(yīng)，為準(zhǔn)脆性材料的極限承載能力評(píng)估提供了物理上一致的方法。

Figure 1 在OpticStudio中設(shè)計(jì) DOE /超穎透鏡的可能工作流程1.2 相位 -> 微觀結(jié)構(gòu) ->用POP + FDTD驗(yàn)證為了解決先前流程的缺點(diǎn)，即在製造之前無(wú)法模擬系統(tǒng)性能，可以使用物理光學(xué)傳播（POP）和 FDTD 來(lái)精確計(jì)算PSF。此方法主要由平面超穎透鏡設(shè)計(jì)人員使用。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合優(yōu)化需要考慮寬頻振動(dòng)、循環(huán)載荷下的材料疲勞、極端高溫和強(qiáng)輻射等極端載荷條件。需要實(shí)施外部載荷的多物理模擬，以增強(qiáng)和拓寬綜合優(yōu)化的視野。所設(shè)計(jì)的部件保持必要的機(jī)械性能，并具有其他功能，例如光學(xué)、電磁、熱性能等。引入多物理驅(qū)動(dòng)的體積設(shè)計(jì)，將多尺度特征和多類型材料進(jìn)行數(shù)字化整合，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的功能融合。 2）知識(shí)庫(kù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法 。

面向未來(lái)，增材制造技術(shù)將進(jìn)一步向智能化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。增材制造是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及多因素、多層次和多尺度，耦合材料、結(jié)構(gòu)、各種物理和化學(xué)領(lǐng)域。有必要結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能對(duì)這一極其復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)增材制造多功能集成優(yōu)化設(shè)計(jì)原理和方法的突破。通過(guò)開(kāi)發(fā)形狀主動(dòng)可控的智能增材制造技術(shù)，可以為未來(lái)增材制造技術(shù)在材料、工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品質(zhì)量和使用效率等方面的跨越式提升提供充分的科技基礎(chǔ)。

站在行業(yè)發(fā)展視角，筆者認(rèn)為，材料仿真的未來(lái)趨勢(shì)是全生命周期數(shù)字化，而Multiscale Designer已為這一趨勢(shì)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。對(duì)于追求創(chuàng)新升級(jí)的企業(yè)而言，充分發(fā)揮該平臺(tái)的多尺度建模能力，結(jié)合Altair生態(tài)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、多物理場(chǎng)仿真等工具，將構(gòu)建起從材料研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)到服役維護(hù)的全流程數(shù)字化能力，這也是企業(yè)在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中保持核心優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵所在。

上圖展示了纖維體積分?jǐn)?shù)不同的復(fù)合材料部件的3個(gè)動(dòng)態(tài)碰撞仿真得出的接觸力，LS-DYNA精準(zhǔn)地捕獲了這一物理現(xiàn)象，即纖維體積分?jǐn)?shù)較大的復(fù)合材料部件，可提供更大的材料結(jié)構(gòu)剛度。更重要的是，該仿真的材料輸入是纖維和基體的各向同性屬性，而機(jī)器學(xué)習(xí)方法將自動(dòng)輸出均質(zhì)化的各向異性復(fù)合材料行為。

設(shè)計(jì)變量的材料插值和參數(shù)化 拓?fù)鋬?yōu)化最終會(huì)在設(shè)計(jì)域中找到一種材料和另一種材料(或空隙)的最佳分布，用于優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。在 ASI 問(wèn)題的優(yōu)化過(guò)程中，通過(guò)密度 、體積模量 和剪切模量 取與空氣和固體材料對(duì)應(yīng)的兩個(gè)極值之間的值，以得到優(yōu)化的設(shè)計(jì)。

05 物理建模與標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)協(xié)同從鏡頭畸變模型、CMOS 噪聲鏈到 LiDAR 多回波和天氣衰減，物理級(jí)建模讓仿真的“數(shù)據(jù)表現(xiàn)”不再是肉眼看起來(lái)真，而是“行為上真實(shí)”。而標(biāo)準(zhǔn)化的材料規(guī)格，如 ASAM OpenMATERIAL 3D，更是將它推向行業(yè)共識(shí)。

2、 幾何模型與材料參數(shù)（1） 模型構(gòu)建：建立三維實(shí)體模型模擬玻璃板，尺寸為178×127×0.3（需根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景設(shè)定具體參數(shù)），圖1模型構(gòu)建（2） 材料屬性：定義玻璃板的熱物理參數(shù)（如導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、熱膨脹系數(shù)）與力學(xué)參數(shù)（如彈性模量、泊松比），考慮材料屬性隨溫度的非線性變化（如需）。

例如，對(duì)于飛機(jī)機(jī)翼的研究，機(jī)翼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析屬于米量級(jí)的分析，而構(gòu)成機(jī)翼的復(fù)合材料分子動(dòng)力學(xué)模型則延伸到納米量級(jí)。結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及其材料的一體化設(shè)計(jì)計(jì)算與模擬仿真。系統(tǒng)級(jí)的數(shù)值模擬將會(huì)越來(lái)越多，材料庫(kù)的出現(xiàn)將會(huì)加速此進(jìn)程。實(shí)現(xiàn)真正的多物理場(chǎng)耦合計(jì)算。在同一個(gè)計(jì)算平臺(tái)下，實(shí)現(xiàn)真正的、實(shí)時(shí)的多物理場(chǎng)耦合分析，區(qū)別于不同計(jì)算算法、不同軟件數(shù)據(jù)互換造成極大的計(jì)算資源浪費(fèi)。

隨著汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展，車身所用材料呈現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)，由于異種材料之間的物理、化學(xué)和力學(xué)性能方面存在較大差異，因此多材料輕量化車身對(duì)連接技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)點(diǎn)焊連接由于技術(shù)瓶頸和成本的原因，無(wú)法廣泛應(yīng)用于異種材料的連接；而鉚接和螺栓連接則在連接處有顯著的應(yīng)力集中。

具體而言，其需要通過(guò)不同尺度的計(jì)算力學(xué)求解器，來(lái)了解材料成分和結(jié)構(gòu)屬性關(guān)系如何影響其在不同工作條件下的物理屬性和產(chǎn)品響應(yīng)。此外，還有機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）等新技術(shù)驅(qū)動(dòng)因素，其可助力數(shù)據(jù)分析構(gòu)建數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)與屬性的關(guān)系。更廣泛地說(shuō)，從預(yù)測(cè)材料行為的數(shù)值求解器到預(yù)測(cè)物理產(chǎn)品響應(yīng)的求解器，都需要實(shí)現(xiàn)集成化的項(xiàng)目統(tǒng)籌。

在工業(yè)軟件領(lǐng)域，海克斯康完善的CAE 工程和仿真技術(shù)涵蓋線性以及非線性有限元分析、材料高級(jí)建模分析、聲學(xué)分析、流固耦合分析、多物理場(chǎng)分析、優(yōu)化分析、疲勞與耐久分析、多體動(dòng)力學(xué)分析、控制分析以及生產(chǎn)流程仿真分析，并被廣泛應(yīng)用于幾乎所有行業(yè)，從汽車到機(jī)械、能源、基礎(chǔ)設(shè)施、消費(fèi)品和醫(yī)療器械。可以為汽車材料輕量化提供專業(yè)性的解決方案。

</p><p>溫度、輻射、率效應(yīng)、熱 - 結(jié)構(gòu)耦合下的材料行為（溫度依賴、應(yīng)變速率依賴）。</p><p>用戶自定義材料：參數(shù)化材料方程、擁有自定義應(yīng)力 - 應(yīng)變關(guān)系的能力。</p><p class="ql-align-justify"><strong>邊界條件、載荷與初始條件的建模</strong></p><p>支撐/邊界條件：位置約束、對(duì)稱/周期邊界、滾動(dòng)/滑移、接觸對(duì)的初始條件等。