创建结构 #

本节是关于软件中一些复杂结构创建的介绍。

软件提供丰富的结构类型，满足用户对于复杂结构的建模需求。按照维度可以将结构分为二维结构和三维结构，如图(a)；按照结构外形，分为简单几何体结构、曲线（贝塞尔曲线）结构、函数构建的拉伸（或旋转）结构等，如图(b)。此外，软件还支持通过导入曲面数据文件来创建自由曲面结构。

创建 2D 结构 #

2D 结构是一类特殊的结构，该结构在法向量方向没有厚度。该结构是软件对超薄材料的理想化近似，可应用于不同的仿真场景。

软件支持通过脚本添加 2D 多边形结构，用户可以根据实际需求通过脚本创建复杂的结构。下面通过两个案例展示 2D 复杂结构的创建。

案例：2D 圆环 #

下面的代码为用脚本添加 2D 圆环结构：

Rin = 0.5e-6;
Rout = 1e-6;
res = 100;
xin = Rin.*cos(linspace(0,2*pi,res));
yin = Rin.*sin(linspace(0,2*pi,res));
xout = Rout.*cos(linspace(0,2*pi,res));
yout = Rout.*sin(linspace(2*pi,0,res));
V = [xin,xout;
     yin,yout];
add2dpolygon;
set("name","2d ring");
set("vertices",V);

运行脚本后，创建的结构如下图所示（图片已做适当处理）：

案例：十字孔 #

下面的代码为用脚本添加 2D 十字孔结构：

x_span = 2e-6;
y_span = 2e-6;
W = 1e-6;
L = 0.4e-6;

x = [W/2;L/2;L/2;-L/2;-L/2;-W/2;-W/2;-L/2;-L/2;L/2;L/2;W/2];
y = [L/2;L/2;W/2;W/2;L/2;L/2;-L/2;-L/2;-W/2;-W/2;-L/2;-L/2];

V = [x,y;
     W/2,0;
     x_span/2,0;
     x_span/2,-y_span/2;
    -x_span/2,-y_span/2;
    -x_span/2, y_span/2;
     x_span/2, y_span/2;
     x_span/2,0;
     W/2,0];
add2dpolygon;
set("name","2d cross hole");
set("vertices",V);

运行脚本后，创建的结构如下图所示（图片已做适当处理）：

弯曲结构 #

案例：S 弯曲波导 #

编辑结构 #

创建完侧壁贝塞尔结构后，如需编辑结构参数，可在对象树中右键点击该结构或在复合视图中双击该结构，即可打开编辑窗口。

侧壁贝塞尔结构的参数编辑窗口，Sidewall选项卡的功能如下表：

Poles of bezier curve选项卡是用来设置侧壁贝塞尔结构的极点。

更多几何选项卡的设置请参阅结构的设置。本案例中参数的设置如下图所示：

结构检查 #

创建完成后的S弯曲波导结构如下图所示：

公式控制的结构 #

编辑结构 #

创建完Equation结构后，对该结构几何尺寸的进行设置，请参阅结构的设置。

结构设置 #

Geometry标签页Equation选项卡用来设置构建结构的方程

案例：创建拉伸结构 #

添加Equation结构后，结构的几何设置和方程设置如下图所示，参数设置完成后，在复合视图中查看结构视图。

案例：创建旋转结构 #

添加Equation结构后，结构的几何设置和方程设置如下图所示，参数设置完成后，在复合视图中查看结构视图。

导入曲面结构 #

本软件支持通过 .txt 文件导入表面高度矩阵数据生成自由曲面结构。这一功能适用于建模复杂的非规则表面，如原子力显微镜测得的数据。

文件格式 #

文件格式如下表所示，文件中可以使用空格、逗号或制表符作为分隔符，各列不必对齐。表格中的 $Z(x,y)$ 为表面的高度信息，$m$, $n$ 分别代表 $x$, $y$ 轴的数据范围。

描述	文件格式
文件中包含x和y数据
文件中不包含x和y数据

案例：导入自由曲面结构 #

按照文件格式要求准备好.TXT文件：

nx = 50;
ny = 40;
x = linspace(-6,6,nx);
y = linspace(-5,5,ny);
[X,Y] = ndgrid(x,y);
Z = exp(-(X.^2+Y.^2)/4.^2) .* sin(pi*Y/2);
filename = "usr_surface.txt";

# write the data to file
writem(filename, Z);
fclose(filename);

点击Home选项卡中的Import，并选择Surface选项打开表面数据导入窗口。

• Select file: 选择要导入的数据文件。
• The Data Origin：设置要导入的表面数据在全局坐标中的原点位置。
• The Data Span：定义导入的表面区域的大小。如果文件中包含了 $x$ 和 $y$ 数据，则此选项不可调节。
• Upper surface：曲面从结构顶部开始生长。数据中 $Z(x,y)>0$ 表示结构向外延伸，$Z(x,y)<0$ 表示结构向内挖空。
• Lower surface：曲面从结构底部开始生长。数据中$Z(x,y)>0$ 表示结构向内挖空，$Z(x,y)<0$ 表示向外延伸。
• File units：选择文件中数据的单位。
• Invert x and y axis：选中复选框表示将 $x$ 和 $y$ 轴互换。