CST入門02-CST材料庫和材料屬性詳細介紹（1）
上節(jié)提到了材料庫，我們來具體看下材料庫的內(nèi)容。
首先看最上方Problem Type，這里指的是所定義的材料對應的應用，有分為低頻、高頻、粒子、默認。作為分類用，如果分類不同對應的可以設置的參數(shù)也不同：
在下面General頁還有個Type：
當選擇PEC、Lossy Metal 、Ohmic Sheet的時候，右側(cè)會變成Coating按鈕，點擊后可以定義涂層：
Type設置中，對于PEC涂層材料:除了定義一組涂層層(Stackup堆疊)，還支持反射系數(shù)表Reflection factor table，表面阻抗表Surface impedance table和完美吸收材料Perfect absorber的。這兩種表格定義類型都支持材料系數(shù)的規(guī)格，取決于頻率、入射角和極化。在使用Stackup堆疊時，表的第一行定義的材料是最接近原材料本身的第一層。
像下圖就是最接近原材料的那層是鋁，外面一層是木。
對于Thin Plane薄板材料:除了定義一組涂層層(Stackup疊層)，還支持表反射和透射系數(shù)的定義(Reflection/transmission反射/透射表)。表格的材料屬性定義支持頻率、入射角和極化相關。薄板材料也可以看作是一個雙端口網(wǎng)絡。材料可以直接由其S參數(shù)作為頻率的函數(shù)(Smatrix表)指定，兩個“端口”對應于材料的兩面。
Material Name為涂層材料的名稱。在選擇PEC, Lossy Metal和Ohmic Sheet涂層材料時，“normal”。
Thickness參數(shù)即為涂層厚度，沒什么可說的。
當使用table類型的定義時，F(xiàn)requency代表頻率；
Inc.angle ：對應行中給定反射系數(shù)或表面阻抗數(shù)據(jù)的平面波入射角的角度；
Re{R_TM}, Im{R_TM}, Re{R_TE}, Im{R_TE}：平面波反射系數(shù)的實部和虛部。對于平面波的TE和TM兩種模式，可以分別指定反射系數(shù)；
Re{Zs_TM}, Im{Zs_TM}, Re{Zs_TE}, Im{Zs_TE}：阻抗的實部和虛部，這些參數(shù)僅在PEC的涂層材料中定義存在；
Re{T_TM}, Im{T_TM}, Re{T_TE}, Im{T_TE}：平面波傳播系數(shù)的實部和虛部，這些參數(shù)僅在Thin Plane中可用；
涂層Coating的定義就先到這，回到定義材料界面，剛才說到的是Type中PEC的設置，現(xiàn)在說Type Normal的設置。這時候下方Epslon和Mu為相對介電常數(shù)和相對磁導率。
如果用BH曲線定義非線性的材料性質(zhì)，則Mu值就會變成灰色被忽略。
然后是Type Anisotropic各向異性設置，三個方向分量給定就行。
Type Lossy metal有損金屬設置：可以理解為計集膚效應的金屬，
這里輸入電導率、相對磁導率、還有表面粗糙度。
導體表面粗糙度的影響改變了傳統(tǒng)集膚效應的計算方法，并可能對損耗產(chǎn)生顯著的影響。表面高度一般根據(jù)方差正態(tài)分布建模。
Type Lossy metal temp. dep.溫度相關有損金屬類型設置，即考慮溫度影響電導率：
Type Corrugated wall波紋壁:
波紋壁是具有一定深度、間隙寬度和小齒寬的周期性重復的矩形波紋的平面。
如果按照實際建模，網(wǎng)格最終會有非常多的網(wǎng)格單元來代表所有的細節(jié)。在許多情況下，如計算s參數(shù)，波紋本身內(nèi)場我們并不感興趣。用相同宏觀性能的合適材料來代替真正的波紋就足夠了。就像有損耗金屬的表面阻抗一樣。
Corrugated wall波紋壁僅適用于瞬態(tài)解算器和四面體頻域求解。
設置需要定義如下參數(shù)：Corrugation depth波紋深度，gap width間隙寬度，tooth width齒寬：
Type Ohmic sheet歐姆面片：
用于瞬態(tài)解算器、四面體頻域和積分方程解算器。
設置參數(shù)Resistance 電阻/ Reactance電抗/ Reference freq參考頻率:薄片的復阻抗和測量阻抗的參考頻率。單位是歐姆，在這里使用時可以理解為“每平方歐姆-Ohm/sq”?！懊科椒健敝傅氖窃诓牧蠘悠飞鲜┘又绷麟妷旱臏y量壞境，材料樣品的橫截面是一個平方。若參考頻率為缺省，則自動假定頻率求解器設置頻率范圍的中心值。
TLM求解器中歐姆面片模型是不可穿透的----磁場在表面的一邊不能通過到另一邊。即使對于一個無限小的物體，對每一側(cè)場的兩個阻抗也是獨立的。例如，考慮一個5×5mm的無限薄的板，設置為250Ohm/sq。瞬態(tài)解算器中等效為從一個邊到另一個邊總電阻為250歐姆，TLM解算器中等效為兩個250歐姆并聯(lián)，橫跨則為125歐姆的總阻抗。
Surface impedance (table)表格形式的表面阻抗：
表面阻抗與物體表面上的切向電場和磁場有關。磁場在物體內(nèi)部的影響可用物體表面的等效電流來描述。
表面阻抗模型以表的形式給出，就是設置其電阻和電抗隨頻率變化。
Frequency/Resistance/Reactance/Weight:
通過在不同頻率點設置幾個值來定義具體電阻和電抗。此外，為每個頻率分配一個權重(值大于或等于0)，以引導插值算法，減少與給定頻率點對應的誤差。
Max order:指定允許的最大模型階數(shù)。在不滿足誤差收斂準則的情況下，最優(yōu)擬合模型的計算直至最大階。增加模型階數(shù)可以提高計算精度，但會增加內(nèi)存消耗和計算時間。
Used order:顯示插值算法提供的有效模型順序。
Error limit:誤差控制，在尋找最佳擬合模型時指定誤差停止規(guī)則。誤差對應于(復)阻抗值和擬合曲線之間的均方根誤差(也稱為L2范數(shù))。Errorlimit可以解釋為在測量實際材料性能時的“誤差”或“不準確度”。
Error:顯示得到的擬合誤差，即(復)阻抗值與擬合曲線之間的均方根誤差。
Use data in frequency range:允許擬合算法僅使用位于用戶定義的“頻率范圍設置”內(nèi)的頻率數(shù)據(jù)點。激活此復選框能夠?qū)Σ牧线M行準確的數(shù)據(jù)擬合，提高精度同時會增加計算量和內(nèi)存消耗，取決于輸入的材料數(shù)據(jù)是否足夠。
Transparentsheets:打勾代表sheet兩側(cè)的電場相同;不打勾代表sheet的正面和背面之間不會有任何直接的耦合。積分求解器會默認當作打勾的。
Thin panel薄面：
這是一種由一個或多個層的材料組成的薄面，并通過設置每個組成層的厚度和材料來定義。他和“l(fā)ossy metal有損金屬”的不同是電磁場可以穿過Thin Plane薄面。
Thin Plane模型是一維的：他能表示法向面的反射和透射，但不能計算表面或?qū)娱g傳播的電磁場。
只有由無厚度的由面組成的物體才應設置為Thin Plane。將面的實際厚度作為電參數(shù)(介電常數(shù)、磁導率和電導率等)。
由不對稱分層夾層構成的Thin Plane材料只能附著在兩個不同面的實體上。必須通過在物體表面的任何一點上加一個局部坐標來區(qū)分物體的各個面，局部坐標的w矢量從“背面”(第一層)指向“前方”(最后一層)。
適用于Thin Plane的應用包括汽車上的碳纖維面板、金屬濺射的電介質(zhì)體表面，以及喇叭和天線上的天線罩。如果要忽略場對面的穿透，那么應該使用金屬片代替。
TLM求解器常用Thin Plane材料，允許設置普通、各向異性或絲網(wǎng)類型的層。還可以定義每一層相對于其他層的旋轉(zhuǎn)角度。
瞬態(tài)解算器只允許正常類型的層或具有各向同性孔形(即圓形或矩形排列)的絲網(wǎng)類型。每一層相對于其他層的旋轉(zhuǎn)角度必須為0。層結構必須對兩個端口是對稱的。
點開Layers按鈕，將打開如下對話框定義層?？梢灾苯又付ㄆ銼參數(shù)作為頻率的函數(shù)。
Perforations穿孔材料：
一般為鋼絲網(wǎng)或通風材料。金屬絲網(wǎng)是一種典型的用于電磁屏蔽的材料，通常以層壓結構夾在其他材料之間。
穿孔材料只能應用于sheet對象，但不是直接用的。必須首先創(chuàng)建穿孔材料，然后將其作為Thin plane薄板材料附著層，然后再附著在sheet對象上。
有三種類型的穿孔材料：絲網(wǎng)wire mesh或開放式孔vent open area或間距式孔Vent pitch。需要設置電導率、厚度、寬度。
絲網(wǎng)wire mesh：
Mesh properties設置中：指定鋼絲網(wǎng)孔的幾何屬性。
HoleShape孔的形狀:分別是菱形，矩形對齊，矩形交錯，圓形。
Holes per unit length X（Y） dir X和Y方向孔的數(shù)量。
如果孔的形狀是菱形或矩形交錯，或者X、Y方向上的孔數(shù)不同，金屬網(wǎng)則為各向異性。X、Y遵循局部坐標的設置。
開放式孔vent open area：
空面積比Free area ratio:0到1之間的數(shù)字，指是被孔的整個面積的比例。求解器不考慮孔洞排列的模式——無論是在矩形還是交錯排列。此選項僅適用于vent open area。
對于不同種類排布，算法略有不同，如下：
Vent pitch孔間距:指定孔與孔之間的中心距離。
間距式孔Vent pitch的區(qū)別就是不用面積比來區(qū)分占比而是用pitch節(jié)距來表示。
Shielded cable屏蔽電纜: :屏蔽電纜廣泛應用于工業(yè)應用中，以抑制相鄰導線之間不必要的串擾效應。典型的屏蔽電纜就是同軸電纜。只有細線才能穿這種材料。只有TLM求解器支持使用。
圖中各個設置含義為：
Braid diameter編織直徑:設定材料的編織直徑。編織直徑應始終大于內(nèi)線直徑。
Inner wire diameter內(nèi)徑:對材料內(nèi)徑的設定。
Inner wire resistance內(nèi)線電阻:對材料內(nèi)線電阻的設置。
Relative permittivity相對介電常數(shù):設置材料的相對介電常數(shù)。
Dielectric conductivity電導率:設置材料的電導率。
Transfer impedance： 測量屏蔽效果的一個方法是通過傳遞電阻和傳遞電感來確定傳遞阻抗值。
Resistance電阻：材料電阻的設置。
Inductance電感:對材料的電感進行設置。
Temp. dependent溫度關聯(lián)材料特性：
顧名思義就是和溫度相關的材料特性，定義相對介電常數(shù)、相對磁導率和電導率VS溫度的關系。例如，銅的電導率與溫度的近似關系如下圖所示:：
在界面中類似如下定義方法即可：
最上方Temperature field中可選import field和automatic。Import是導入一個已知的溫度project的溫度分布，automatic則為默認的初始化狀態(tài)。
Temperature dependency中選擇具體是哪個屬性和溫度相關，比如這里選擇的是電導率，其他沒定義的就認為和溫度無關特性了。
所有能設置的general頁中材料TYPE這里介紹完了，下回介紹基本物理屬性：
