基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光学镀膜技术领域，提供一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法及装置。上述方法包括：建立包括卡具和光学零件的有限元分析模型，设定卡具和光学零件的材料属性；对有限元分析模型的表面施加温度边界条件，温度边界条件包括按照镀膜时间进程顺次设置的升温段、恒温段和降温段；根据材料属性和温度边界条件，对有限元分析模型进行求解，获取光学零件处于降温段的热响应特性数据；根据热响应特性数据，确定对光学零件镀膜时所施加的温度场在对应降温段的温度参数。本发明专利技术所示的方法可以为光学零件在实际降温冷却阶段的温度参数的设定，提供数据支撑和原理性指导，提升光学零件在冷却降温阶段的安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法及装置


[0001]本专利技术涉及光学镀膜
，其涉及一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法及装置。

技术介绍

[0002]光学镀膜是指在光学零件的表面镀上金属或其它材质的薄膜，以实现在特定波段范围内的光学性能要求。
[0003]现有的对光学零件进行镀膜的温度场设置一般分为三个节段，具体如下所示：升温阶段：此阶段卡具和光学零件共同在真空室内进行升温，以达到光学镀膜的温度；恒温阶段：此阶段卡具搭载着光学零件共同在真空室内进行恒温镀膜；降温冷却阶段：此阶段镀膜完成，卡具与光学零件共同在真空室内进行冷却，其中一种冷却方式是在对卡具与光学零件进行“随炉”冷却至一定温度后，将空气通入真空室内进行冷却，而另一种冷却方式只是对卡具与光学零件进行“随炉”冷却，直至光学零件的温度达到室温后，再将其取出。
[0004]当前，上述采用的进气冷却方式是光学零件镀膜后最常使用的一种冷却方式，但是，由于卡具与光学零件的材料属性不同，卡具与光学零件之间的热力学性质存在差异性，随着温度场的变化，卡具与光学零件会产生不同应力或者形变变化，因此，无论是对光学零件进行“随炉”降温冷却，还是在对光学零件“随炉”冷却至一定温度后再通入空气冷却，均无法确定这两种冷却方式对光学零件的安全性所造成的影响。虽然现有的一些操作人员可以凭借经验来控制进气冷却的时间，进而确保光学零件在冷却降温过程中满足安全要求，但是，由于光学零件材料的特殊性，光学零件随温度的冷却而产生的形变也各不相同，因此，仅靠操作人员的经验来控制非常困难，具有非常大的不确定性。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法及装置，用以解决现有的对光学零件镀膜后的冷却方式的不确定性所带来的安全性问题。
[0006]本专利技术提供一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，包括：建立包括卡具和光学零件的有限元分析模型，设定卡具和光学零件的材料属性；
[0007]对所述有限元分析模型的表面施加温度边界条件，所述温度边界条件包括按照镀膜时间进程顺次设置的升温段、恒温段和降温段；
[0008]根据所述材料属性和所述温度边界条件，对所述有限元分析模型进行求解，获取光学零件在处于所述降温段的热响应特性数据；
[0009]根据所述热响应特性数据，确定对光学零件镀膜时所施加的温度场在对应所述降温段的温度参数。
[0010]根据本专利技术提供的一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，所述降温段包括第一降温段和第二降温段；对所述有限元分析模型的表面施加温度边界条件，具体包括：
[0011]按照时间进程顺次设置所述第一降温段和所述第二降温段，所述第二降温段的降温速率大于所述第一降温段的降温速率。
[0012]根据本专利技术提供的一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，所述对所述有限元分析模型的表面施加温度边界条件，还包括：
[0013]根据光学零件在所述第一降温段的降温时长，确定光学零件在所述第二降温段的降温速率；
[0014]其中，所述降温时长和所述降温速率呈反向相关设置。
[0015]根据本专利技术提供的一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，所述根据所述材料属性和所述温度边界条件，对所述有限元分析模型进行求解，获取所述光学零件在处于所述降温段的热响应特性数据，包括：根据所述材料属性，以及所述第一降温段和所述第二降温段所对应的降温速率，求解光学零件表面的形变分布；
[0016]根据光学零件表面的形变分布，确定光学零件上的应力集中部位，获取所述应力集中部位的形变量。
[0017]根据本专利技术提供的一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，所述根据所述热响应特性数据，确定对光学零件镀膜时所施加的温度场在对应所述降温段的温度参数，包括：
[0018]在所述应力集中部位的形变量大于预设值的情况下，重新设定所述第二降温段的降温速率；
[0019]根据所述材料属性和重新设定的所述第二降温段的降温速率，对所述有限元分析模型进行求解，再次获取所述应力集中部位的形变量；
[0020]重复上述步骤，在所述应力集中部位的形变量小于所述预设值的情形下，将所述第二降温段所对应的温度边界条件作为所述温度参数。
[0021]根据本专利技术提供的一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，所述建立包括卡具和光学零件的有限元分析模型，包括：
[0022]建立卡具和光学零件的几何模型；
[0023]对所述几何模型当中的卡具和光学零件进行有限元网格划分，获取卡具和光学零件的网格模型；其中，所述网格模型的网格质量的均值大于0.7。
[0024]根据本专利技术提供的一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，所述对所述几何模型当中的卡具和光学零件进行有限元网格划分，包括：根据设定的单元格的尺寸，对卡具和光学零件的表面进行扫略，以完成对卡具和光学零件的有限元网格划分；
[0025]其中，所述单元格为六面体，所述单元格的边长为2E
‑
3m。
[0026]根据本专利技术提供的一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，在建立包括卡具和光学零件的有限元分析模型之前，还包括：
[0027]在有限元分析软件中，对瞬态热分析模块和瞬态结构分析模块进行联动设置，将所述瞬态热分析模块的输出结果作为所述瞬态结构分析模块的输入条件，以实现数据共享。
[0028]本专利技术还提供一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的装置，包括：模型创建单元，用于建立包括卡具和光学零件的有限元分析模型，设定卡具和光学零件的材料属性；
[0029]边界设置单元，用于对所述有限元分析模型的表面施加温度边界条件，所述温度边界条件包括按照镀膜时间进程顺次设置的升温段、恒温段和降温段；
[0030]热力耦合分析单元，用于根据所述材料属性和所述温度边界条件，对所述有限元分析模型进行求解，获取光学零件在处于所述降温段的热响应特性数据；
[0031]确定单元，用于根据所述热响应特性数据，确定对光学零件镀膜时所施加的温度场在对应所述降温段的温度参数。
[0032]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述的基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法。
[0033]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法。
[0034]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法。
[0035]本专利技术提供的基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，其特征在于，包括：建立包括卡具和光学零件的有限元分析模型，设定卡具和光学零件的材料属性；对所述有限元分析模型的表面施加温度边界条件，所述温度边界条件包括按照镀膜时间进程顺次设置的升温段、恒温段和降温段；根据所述材料属性和所述温度边界条件，对所述有限元分析模型进行求解，获取光学零件处于所述降温段的热响应特性数据；根据所述热响应特性数据，确定对光学零件镀膜时所施加的温度场在对应所述降温段的温度参数。2.根据权利要求1所述的基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，其特征在于，所述降温段包括第一降温段和第二降温段；对所述有限元分析模型的表面施加温度边界条件，具体包括：按照时间进程顺次设置所述第一降温段和所述第二降温段，所述第二降温段的降温速率大于所述第一降温段的降温速率。3.根据权利要求2所述的基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，其特征在于，所述对所述有限元分析模型的表面施加温度边界条件，还包括：根据光学零件在所述第一降温段的降温时长，确定光学零件在所述第二降温段的降温速率；其中，所述第一降温段的所述降温时长和所述第二降温段的所述降温速率呈反向相关设置。4.根据权利要求2或3所述的基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，其特征在于，所述根据所述材料属性和所述温度边界条件，对所述有限元分析模型进行求解，获取所述光学零件在处于所述降温段的热响应特性数据，包括：根据所述材料属性，以及所述第一降温段和所述第二降温段所对应的降温速率，求解光学零件表面的形变分布；根据光学零件表面的形变分布，确定光学零件上的应力集中部位，获取所述应力集中部位的形变量。5.根据权利要求4所述的基于有限元热力耦合模拟光学零件镀膜降温的方法，其特征在于，所述根据所述热响应特性数据，确定对光学零件镀膜时所施加的温度场在对应所述降温段的温度参数，包括：在所述应力集中部位的形变量大于预设值的情况下，重新设定所述第二降温段的降温速率；根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾强，
申请(专利权)人：北京创思镀膜有限公司，
类型：发明
国别省市：