今天介紹一下雷擊的直接效應仿真，模型以復合材料為例，分為上下兩期，這期重點介紹復材建模和雷擊仿真設置，下期將介紹多物理場計算溫度的部分。

（關于復材，還可以參考學習另外一例：仿真實例087：UAV無人機RCS --- 雙站, TLM求解器，各向異性Thin Panel，碳纖維復合材料CFRP，）

首先分析雷擊的電磁特性，雷擊信號在μs級別，對應頻率為MHz，是非周期瞬態(tài)信號。因此選擇低頻時域求解器進行計算。

1.進入低頻工作室，選擇LF Time Domain Solver，保存工程文件。

2.修改單位如下：

3.新建復合材料，選擇材料類型各向異性Anisotropic，定義電導率。

4.建立復材模型，這里以一個4層復材為例，纖維方向從上至下分布為0°，45°，-45°，90°（下圖供參考理解）。

新建一個Brick，命名為layer 0，即纖維方向為0度，尺寸如下圖，材料屬性修改為CFC_ply。

工作界面將提示，各向異性材料需要local solid coordinates。激活局部坐標系，使其位于layer 0表面，其中u方向指向纖維方向，根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)局部坐標系，點擊Shape Tools>Loal Solid Coordinates>Attach Active WCS，給各向異性材料定義方向。

使用Transform復制出另外三層layer 45, layer-45和layer90，按需要旋轉(zhuǎn)坐標，重復以上步驟。

選擇View SCS可查看所有定義好的坐標（為方便查看我給每一層分配了不同顏色）。

5.設置雷擊激勵。

在復材最上表面激活局部坐標系，新建Cylinder，材料選擇Air，建立一個圓柱體。

選擇圓柱上表面，點擊Simulation>Coil>Coil Segment，設置電流為1A。

圓柱體使命已完成，將其拖到Groups內(nèi)Excluded from Simulation，使其不參與仿真，順便右鍵隱藏一下，雷擊激勵源就有了，如下圖。

但雷擊信號并不是1A，我們需要另外定義雷擊信號。在導航樹Excitation Signals右鍵新建激勵信號，選擇雙指數(shù)信號，這里定義了參數(shù)，如下圖。

得到雷擊電流，記得右鍵Use as reference才能奏效。

6.設置邊界條件：

7.網(wǎng)格設置

低頻時域求解器為四面體網(wǎng)格，為得到更好的仿真結果應在雷擊點周邊加密網(wǎng)格。利用局部坐標系和Shape Tools>Slice by UV plane工具，將復材最上一層分為三部分，以便加密中間部分。

設置局部網(wǎng)格

全局網(wǎng)格設置如下

所得網(wǎng)格如下

8.設置磁場、電流密度和歐姆損耗監(jiān)視器，步進長度為0.1μs。

9.求解器設置，為節(jié)約仿真時間，這里將仿真時長設為2μs，開始仿真。

10.電流密度仿真結果如下：

在1.5μs時不同層的電流密度的結果：

第一層0°

第二層45°

第三層-45°

第四層90°

可以看到電流分布沿材料的導電方向，電流密度在最外層最高，向內(nèi)逐漸減少。

其它仿真結果不贅述了，下期我們介紹多物理場熱仿真部分。

（內(nèi)容、圖片來源：CST仿真專家之路公眾號，侵刪）

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