OpticStudio STAR 模块:Ansys 数据导出扩展
OpticStudio STAR 模块:Ansys 数据导出扩展
本文介绍如何使用 Zemax 的自定义扩展导出 Ansys Mechanical 的 FEA 结果。该扩展(可咨询下载方式)有助于优化具有适当命名和格式的每个 FEA 数据的导出流程,以直接通过 STAR 模块导入到 OpticStudio。该扩展便于轻松追踪 FEA 数据集,以及确定应该在您的光学设计中将它们分配到哪个面。该扩展还可与结构和热数据集一起使用。OpticStudio STAR 模块 (点击查看详情)
OpticStudio STAR 模块能使用户将 FEA 数据载入到 OpticStudio 并评估对其设计的光学性能的影响,从而优化 STOP 分析工作流。记录哪些 FEA 数据集分配到了哪些光学面对于正确构建光学性能模型至关重要。由于涉及的光学元件和面较多,为各个 FEA 数据集恰当命名的工作会很快变得十分繁重。Ansys ACT API 使用户能够轻松创建扩展并自动执行工作流。使用一致的命名方案保存 FEA 数据集充分说明了脚本编写有助于改进处理速度并降低人为错误。
开发 STAR 模块时,我们的团队很快发现了这个机会,于是开始为我们使用的Ansys FEA 平台开发扩展。我们构建了一个 Ansys 用户扩展,帮助我们记录面名称、FEA 数据类型以及参考坐标系。该扩展在工作流中的最大用处是减少了在测试过程中的出错次数。为了帮助我们的用户进一步优化 STOP 分析工作流,我们现在为客户免费提供此扩展在 Ansys 中使用,以用于将 FEA 数据导出到 OpticStudio STAR模块。注意:尽管这里提供的扩展仅适用于 Ansys,但 STAR 模块将接受来自任何FEA 数据包的 FEA 数据。注意:该扩展在 Ansys 工作台的开发和测试使用英语作为语言设置。在 Ansys工作台中使用其他语言设置时可能会出现问题。(此外,Ansys 分析名称和导出文件的文件夹名称必须是字母或数字字符)。
概述
该扩展可读取面变形和体温度曲线。它能将输出数据集创建为 .txt 文件,并存入 Ansys 工作台项目目录 user_files 文件夹中的单独文件夹里。各列使用制表符分隔并依次描述节点位置及变形或温度。结果随任何求解/结果评估一起导出。
该扩展旨在应用于导入了温度曲线的结构分析。在这类分析中,该扩展可从同一分析中导出变形和温度。如果未指定温度曲线,将导出均匀体温度。它们现在包含基于环境设置的均匀温度。该扩展可以在热分析中使用,但只会提供温度文件。
分析类型 | 镜像导出 | 透镜导出 |
静态结构 | 完全支持 | 完全支持 |
瞬态结构 | 完全支持 | 完全支持 |
特征值屈曲 | 完全支持 | 完全支持 |
显式动力学 | 不支持 | 不支持 |
谐响应 | 完全支持 | 完全支持 |
模态 | 完全支持 | 仅适用于指定时间步长 |
随机振动 | 完全支持 | 仅适用于指定时间步长 |
响应谱 | 完全支持 | 完全支持 |
刚体动力学 | 不支持 | 不支持 |
拓扑优化 | 不支持 | 不支持 |
稳态热分析 | 不支持 | 仅导出温度 |
瞬态热分析 | 不支持 | 仅导出温度 |
在 Ansys 中安装 Export to STAR 扩展
在 Ansys Workbench 环境中,单击 workbench 菜单中的 ACT Start Page。
在 ACT Start Page 中,单击 Manage Extensions。
在扩展资源管理器中,单击右上角的“ ”以安装新的扩展。
在资源管理器窗口中,找到 Export to STAR.wbex 文件并单击 Open。
如果看到此错误消息:
尝试将窗口区域格式切换为“English (United States)”,重启 Workbench,单击 ACT Start Page,然后重新开始。
安装完成后,单击扩展资源管理器中的该扩展进行加载。该扩展应会突出显示为绿色。
关闭 ACT Start Page 以返回到 Workbench 项目。
Export to STAR 扩展现已安装到 Ansys 中。
为 Ansys 应用 Export to STAR 扩展
如果该扩展安装成功,您现在应该会在 Ansys Mechanical 窗口顶部的功能栏中看到 Export to STAR 选项卡:
这里有两个不同的导出按钮:
1、Export Mirror Data获取单个面的变形数据,在热分析中处于不活跃状态2、Export Lens Data有两个不同的功能,这取决于分析类型:
下一节仅介绍 Export Lens to STAR 功能,因为它涵盖 Export Mirror to STAR 和 Export Temperature to STAR 的所有选项。
在图形工具栏中启用 Body 模式。
在图形区域,选择要从中导出数据的光学组件的主体。这个步骤非常重要。如果跳过该步骤,将会导出整个装配体的温度数据。
在功能栏的 Export to STAR 选项卡上,单击 Export Lens Data。
在求解选项卡中插入 Export Lens to STAR 条目后,选择组件的前表面,然后应用于 Front-Surface../Geometry。
因此,首先单击 Geometry 旁边的黄色框。
然后在图形区单击透镜的前表面,再单击 Apply。
对透镜的后表面重复上面的步骤。
使用 OpticStudio 中的镜头数据编辑器中的面的行号定义 Front Surface Zemax ID。
定义 Front Coordinate System(如果您需要使用全局坐标,则全部选择同样的设置)。
重复该过程并定义后表面信息。
定义您需要的时间步长:
如果选择定义时间步长,请选择恰当的时间步长定义。
输入要从中导出数据的时间步长。
将所有条目添加到求解选项卡后,单击 Evaluate All Results 以开始导出。
这将为选定的每个面和体创建一个 .txt 文件并存入 workbench 项目目录的 user_files 文件夹中。您的 FEA 数据现在即可载入到 OpticStudio 中的 STAR 模块中!
历史版本
拓展版本 | 备注(每个版本都在前一个版本的基础上增加了功能) |
v1.0 | (没有二进制扩展可用)仅从透镜的结构分析输出温度和变形。 |
v1.1 | 从镜子和透镜的结构分析输出温度和变形(这从来没有在 KBA 中被提及)。 |
v1.2 | 从热和结构分析输出温度(除了 Ansys 2021R2,温度只能从热分析输出)。 |
v1.3 | 还可以以批处理模式导出数据(更新 Workbench 项目除了机械地评估结果之外还可以工作)。 |
结论
通过优化 FEA 数据导出流程,光学和机械设计团队可以共同协作,通过 STAR模块在 OpticStudio 内部完成 STOP 分析。该扩展便于轻松记录不同的数据集以及这些数据集分配到的光学面。这不但有助于减少 Ansys FEA 数据导出和 STAR FEA 数据载入工作,而且还有助于消除该过程中的人为错误,提高 STAR 工作流的整体效率。