復(fù)合材料的雷擊直接效應(yīng)仿真（一）
今天介紹一下雷擊的直接效應(yīng)仿真，模型以復(fù)合材料為例，分為上下兩期，這期重點(diǎn)介紹復(fù)材建模和雷擊仿真設(shè)置，下期將介紹多物理場(chǎng)計(jì)算溫度的部分。
（關(guān)于復(fù)材，還可以參考學(xué)習(xí)另外一例：UAV無人機(jī)RCS仿真實(shí)例 - 雙站, TLM求解器，各向異性Thin Panel，碳纖維復(fù)合材料CFRP）
首先分析雷擊的電磁特性，雷擊信號(hào)在us級(jí)別，對(duì)應(yīng)頻率為MHz，是非周期瞬態(tài)信號(hào)。因此選擇低頻時(shí)域求解器進(jìn)行計(jì)算。
1. 進(jìn)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(fù)合材料，選擇材料類型各向異性Anisotropic，定義電導(dǎo)率。
4. 建立復(fù)材模型，這里以一個(gè)4層復(fù)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(gè)Brick，命名為layer 0，即纖維方向?yàn)?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(biāo)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(biāo)系，點(diǎn)擊Shape Tools>Loal Solid Coordinates>Attach Active WCS，給各向異性材料定義方向。
使用Transform復(fù)制出另外三層layer 45, layer-45和layer90，按需要旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，重復(fù)以上步驟。
選擇View SCS可查看所有定義好的坐標(biāo)（為方便查看我給每一層分配了不同顏色）。
5. 設(shè)置雷擊激勵(lì)。
在復(fù)材最上表面激活局部坐標(biāo)系，新建Cylinder，材料選擇Air，建立一個(gè)圓柱體。
選擇圓柱上表面，點(diǎn)擊Simulation>Coil>Coil Segment，設(shè)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(lì)源就有了，如下圖。
但雷擊信號(hào)并不是1A，我們需要另外定義雷擊信號(hào)。在導(dǎo)航樹Excitation Signals右鍵新建激勵(lì)信號(hào)，選擇雙指數(shù)信號(hào)，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(shè)置邊界條件：
7. 網(wǎng)格設(shè)置
低頻時(shí)域求解器為四面體網(wǎng)格，為得到更好的仿真結(jié)果應(yīng)在雷擊點(diǎn)周邊加密網(wǎng)格。利用局部坐標(biāo)系和Shape Tools>Slice by UV plane工具，將復(fù)材最上一層分為三部分，以便加密中間部分。
設(shè)置局部網(wǎng)格
全局網(wǎng)格設(shè)置如下
所得網(wǎng)格如下
8. 設(shè)置磁場(chǎng)、電流密度和歐姆損耗監(jiān)視器，步進(jìn)長(zhǎng)度為0.1us。
9. 求解器設(shè)置，為節(jié)約仿真時(shí)間，這里將仿真時(shí)長(zhǎng)設(shè)為2us，開始仿真。
10.電流密度仿真結(jié)果如下：
在1.5us時(shí)不同層的電流密度的結(jié)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(dǎo)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(jié)果不贅述了，下期我們介紹多物理場(chǎng)熱仿真部分。
