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 Mi rror 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。

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：

• 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。

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。

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