本文介紹如何使用 Zemax 的自定義擴(kuò)展導(dǎo)出 Ansys Mechanical 的 FEA 結(jié)果。該擴(kuò)展（可咨詢(xún)下載方式）有助于優(yōu)化具有適當(dāng)命名和格式的每個(gè) FEA 數(shù)據(jù)的導(dǎo)出流程，以直接通過(guò) STAR 模塊導(dǎo)入到 OpticStudio。該擴(kuò)展便于輕松追蹤 FEA 數(shù)據(jù)集，以及確定應(yīng)該在您的光學(xué)設(shè)計(jì)中將它們分配到哪個(gè)面。該擴(kuò)展還可與結(jié)構(gòu)和熱數(shù)據(jù)集一起使用。

OpticStudio STAR 模塊能使用戶(hù)將 FEA 數(shù)據(jù)載入到 OpticStudio 并評(píng)估對(duì)其設(shè)計(jì)的光學(xué)性能的影響，從而優(yōu)化 STOP 分析工作流。記錄哪些 FEA 數(shù)據(jù)集分配到了哪些光學(xué)面對(duì)于正確構(gòu)建光學(xué)性能模型至關(guān)重要。由于涉及的光學(xué)元件和面較多，為各個(gè) FEA 數(shù)據(jù)集恰當(dāng)命名的工作會(huì)很快變得十分繁重。

Ansys ACT API 使用戶(hù)能夠輕松創(chuàng)建擴(kuò)展并自動(dòng)執(zhí)行工作流。使用一致的命名方案保存 FEA 數(shù)據(jù)集充分說(shuō)明了腳本編寫(xiě)有助于改進(jìn)處理速度并降低人為錯(cuò)誤。

開(kāi)發(fā) STAR 模塊時(shí)，我們的團(tuán)隊(duì)很快發(fā)現(xiàn)了這個(gè)機(jī)會(huì)，于是開(kāi)始為我們使用的Ansys FEA 平臺(tái)開(kāi)發(fā)擴(kuò)展。我們構(gòu)建了一個(gè) Ansys 用戶(hù)擴(kuò)展，幫助我們記錄面名稱(chēng)、FEA 數(shù)據(jù)類(lèi)型以及參考坐標(biāo)系。該擴(kuò)展在工作流中的最大用處是減少了在測(cè)試過(guò)程中的出錯(cuò)次數(shù)。為了幫助我們的用戶(hù)進(jìn)一步優(yōu)化 STOP 分析工作流，我們現(xiàn)在為客戶(hù)免費(fèi)提供此擴(kuò)展在 Ansys 中使用，以用于將 FEA 數(shù)據(jù)導(dǎo)出到 OpticStudio STAR模塊。

注意：盡管這里提供的擴(kuò)展僅適用于 Ansys，但 STAR 模塊將接受來(lái)自任何FEA 數(shù)據(jù)包的 FEA 數(shù)據(jù)。

注意：該擴(kuò)展在 Ansys 工作臺(tái)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試使用英語(yǔ)作為語(yǔ)言設(shè)置。在 Ansys工作臺(tái)中使用其他語(yǔ)言設(shè)置時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。(此外，Ansys 分析名稱(chēng)和導(dǎo)出文件的文件夾名稱(chēng)必須是字母或數(shù)字字符)。

概述

該擴(kuò)展可讀取面變形和體溫度曲線。它能將輸出數(shù)據(jù)集創(chuàng)建為 .txt 文件，并存入 Ansys 工作臺(tái)項(xiàng)目目錄 user_files 文件夾中的單獨(dú)文件夾里。各列使用制表符分隔并依次描述節(jié)點(diǎn)位置及變形或溫度。結(jié)果隨任何求解/結(jié)果評(píng)估一起導(dǎo)出。

該擴(kuò)展旨在應(yīng)用于導(dǎo)入了溫度曲線的結(jié)構(gòu)分析。在這類(lèi)分析中，該擴(kuò)展可從同一分析中導(dǎo)出變形和溫度。如果未指定溫度曲線，將導(dǎo)出均勻體溫度。它們現(xiàn)在包含基于環(huán)境設(shè)置的均勻溫度。該擴(kuò)展可以在熱分析中使用，但只會(huì)提供溫度文件。

在 Ansys 中安裝 Export to STAR 擴(kuò)展

在 Ansys Workbench 環(huán)境中，單擊 workbench 菜單中的 ACT Start Page。

在 ACT Start Page 中，單擊 Manage Extensions。

在擴(kuò)展資源管理器中，單擊右上角的“+”以安裝新的擴(kuò)展。

在資源管理器窗口中，找到 Export to STAR.wbex 文件并單擊 Open。

如果看到此錯(cuò)誤消息：

嘗試將窗口區(qū)域格式切換為“English (United States)”，重啟 Workbench，單擊 ACT Start Page，然后重新開(kāi)始。

安裝完成后，單擊擴(kuò)展資源管理器中的該擴(kuò)展進(jìn)行加載。該擴(kuò)展應(yīng)會(huì)突出顯示為綠色。

關(guān)閉 ACT Start Page 以返回到 Workbench 項(xiàng)目。

Export to STAR 擴(kuò)展現(xiàn)已安裝到 Ansys 中。

為 Ansys 應(yīng)用 Export to STAR 擴(kuò)展

如果該擴(kuò)展安裝成功，您現(xiàn)在應(yīng)該會(huì)在 Ansys Mechanical 窗口頂部的功能欄中看到 Export to STAR 選項(xiàng)卡：

這里有兩個(gè)不同的導(dǎo)出按鈕：

1、Export Mirror Data獲取單個(gè)面的變形數(shù)據(jù)，在熱分析中處于不活躍狀態(tài)

2、Export Lens Data有兩個(gè)不同的功能，這取決于分析類(lèi)型：

在結(jié)構(gòu)分析中，它將在結(jié)果中插入Export Lens to STAR物體，獲取兩個(gè)面的變形數(shù)據(jù)以及選定體的熱數(shù)據(jù)。

在熱分析中，它將在結(jié)果中插入Export Temperature to STAR物體，僅獲取選定體的熱數(shù)據(jù)。

下一節(jié)僅介紹 Export Lens to STAR 功能，因?yàn)樗w Export Mirror to STAR 和 Export Temperature to STAR 的所有選項(xiàng)。

在圖形工具欄中啟用 Body 模式。

在圖形區(qū)域，選擇要從中導(dǎo)出數(shù)據(jù)的光學(xué)組件的主體。這個(gè)步驟非常重要。如果跳過(guò)該步驟，將會(huì)導(dǎo)出整個(gè)裝配體的溫度數(shù)據(jù)。

在功能欄的 Export to STAR 選項(xiàng)卡上，單擊 Export Lens Data。

在求解選項(xiàng)卡中插入 Export Lens to STAR 條目后，選擇組件的前表面，然后應(yīng)用于 Front-Surface../Geometry。

因此，首先單擊 Geometry 旁邊的黃色框。

然后在圖形區(qū)單擊透鏡的前表面，再單擊 Apply。

對(duì)透鏡的后表面重復(fù)上面的步驟。

使用 OpticStudio 中的鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中的面的行號(hào)定義 Front Surface Zemax ID。

定義 Front Coordinate System（如果您需要使用全局坐標(biāo)，則全部選擇同樣的設(shè)置）。

重復(fù)該過(guò)程并定義后表面信息。

定義您需要的時(shí)間步長(zhǎng)：

所有時(shí)間步長(zhǎng) - 將創(chuàng)建多個(gè)文件夾
定義時(shí)間步長(zhǎng) - 選擇時(shí)間步長(zhǎng)范圍

如果選擇定義時(shí)間步長(zhǎng)，請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間步長(zhǎng)定義。

輸入要從中導(dǎo)出數(shù)據(jù)的時(shí)間步長(zhǎng)。

將所有條目添加到求解選項(xiàng)卡后，單擊 Evaluate All Results 以開(kāi)始導(dǎo)出。

這將為選定的每個(gè)面和體創(chuàng)建一個(gè) .txt 文件并存入 workbench 項(xiàng)目目錄的 user_files 文件夾中。您的 FEA 數(shù)據(jù)現(xiàn)在即可載入到 OpticStudio 中的 STAR 模塊中！

歷史版本

結(jié)論

通過(guò)優(yōu)化 FEA 數(shù)據(jù)導(dǎo)出流程，光學(xué)和機(jī)械設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以共同協(xié)作，通過(guò) STAR模塊在 OpticStudio 內(nèi)部完成 STOP 分析。該擴(kuò)展便于輕松記錄不同的數(shù)據(jù)集以及這些數(shù)據(jù)集分配到的光學(xué)面。這不但有助于減少 Ansys FEA 數(shù)據(jù)導(dǎo)出和 STAR FEA 數(shù)據(jù)載入工作，而且還有助于消除該過(guò)程中的人為錯(cuò)誤，提高 STAR 工作流的整體效率。