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。

作者: Esteban Carbajal ,Matthias Schlich

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。

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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。

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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

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在 ACT Start Page 中,单击 Manage Extensions

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在扩展资源管理器中,单击右上角的“+”以安装新的扩展。

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在资源管理器窗口中,找到 Export to STAR.wbex 文件并单击Open

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如果看到此错误消息:

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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。

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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。

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关闭 ACT Start Page 以返回到 Workbench 项目。
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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:

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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:
    • 在结构分析中,它将在结果中插入Export Lens to STAR物体,获取两个面的变形数据以及选定体的热数据。
    • 在热分析中,它将在结果中插入Export Temperature to STAR物体,仅获取选定体的热数据。
  1.  

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。

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。

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在功能栏的Export to STAR选项卡上,单击Export Lens Data

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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。

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然后在图形区单击透镜的前表面,再单击Apply

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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

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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)。

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重复该过程并定义后表面信息。

定义您需要的时间步长:

  • 所有时间步长 - 将创建多个文件夹
  • 定义时间步长 - 选择时间步长范围

如果选择定义时间步长,请选择恰当的时间步长定义。

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输入要从中导出数据的时间步长。

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将所有条目添加到求解选项卡后,单击Evaluate All Results以开始导出。

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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。

 

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