CST如何實(shí)現(xiàn)空間分布變化的材料設(shè)置

本期我們介紹一個(gè)材料設(shè)置的問(wèn)題，比如一塊材料的參數(shù)隨著他的空間位置不同，他的參數(shù)是不同。我們不可能把材料切割成很多塊，這也做很不現(xiàn)實(shí)，而且中間過(guò)渡也不平滑。其實(shí)CST具有一種空間分布的材料設(shè)置方法，不過(guò)需要用VBA來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以使用的人不是特別多。

其實(shí)只要用戶(hù)自行按CST的格式說(shuō)明對(duì)材料在不同的空間位置進(jìn)行定義，然后再加給材料使用是非常方便的。

下面我用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明一個(gè)空間分布不同介電常數(shù)Eps的例子來(lái)說(shuō)明用法。

Step1 : 創(chuàng)建基本的模型和設(shè)置

這里我創(chuàng)建了一個(gè)真空的介質(zhì)塊，設(shè)置介質(zhì)塊的材料material1為Eps=1的nomal，如下圖所示：

這樣當(dāng)平面波照射這個(gè)材料的話(huà)是不會(huì)有反射的。（相信需要用到空間分布材料的人應(yīng)該熟悉基本的CST建模仿真方法，所以就省略了基本的操作。）可以看到平面波照射時(shí)候電場(chǎng)分布是和材料外連續(xù)的，沒(méi)有任何突變，如下圖所示：

Step2 : 創(chuàng)建空間分布的文本

在這塊20mm*20mm*5mm的介質(zhì)塊，我們希望其中不同的位置具有不同的Eps值，所以需要按照幫助文件VBA object里的例子創(chuàng)建一個(gè)txt的文本文件。

幫助文件的說(shuō)明如下圖位置：

這里對(duì)于空間分布的材料格式說(shuō)明如下圖：

簡(jiǎn)單來(lái)看就是對(duì)應(yīng)不同的x y z坐標(biāo)，按一定的采樣可以設(shè)置一個(gè)值，軟件會(huì)根據(jù)前后的值進(jìn)行插值填充過(guò)度部分的值。

這里為了簡(jiǎn)單演示，這里我們創(chuàng)建一個(gè)用來(lái)演示的SVM.txt的文本，在x>0,y>0的四分之一區(qū)域的Eps設(shè)置為5,并且x和y和z都只采樣了3個(gè)點(diǎn)，z只采樣了2個(gè)點(diǎn)，這樣一共是27個(gè)地方需要賦值，這里27個(gè)值全部設(shè)置為5，文本例子如下圖所示：

用戶(hù)可以自己按照函數(shù)編寫(xiě)材料屬性和空間位置的關(guān)系，僅僅需要把最后的結(jié)果按文本格式編寫(xiě)。當(dāng)然也可以借助CST自帶的宏創(chuàng)建一個(gè)文本格式。

這里的fuction用戶(hù)可以自己根據(jù)下面的變量自己編輯的，為了要達(dá)到本例的目的，可以在宏里輸入如下的參數(shù)，如下圖所示：

運(yùn)行了上述宏之后，會(huì)在當(dāng)前文件的Temp目錄下生成一個(gè)Spatially_Varying_Material_Analytical_eps.txt的文件和上文的文件一致。

Step3 : 打開(kāi)historylist修改material1的屬性

因?yàn)榭臻g分布材料必須要VBA控制，所以我們需要打開(kāi)在historylist里的material1，如下圖所示：

加入如下的語(yǔ)句，如下圖所示：

這些語(yǔ)句也在幫助文檔中可以找到具體的說(shuō)明，簡(jiǎn)單來(lái)看就是定義material1是空間變化的材料，并且材料是通過(guò)txt文檔輸入賦值的，然后轉(zhuǎn)換一個(gè)m3d文件，軟件在識(shí)別空間變化的材料的屬性的時(shí)候會(huì)去找這個(gè)m3d文件。通常轉(zhuǎn)換后的文件保存在目錄下的Model/3D目錄下面。更多更詳細(xì)的用法可以在下面幫助文檔的下面位置找到，如下圖所示：

Step3 : 再次運(yùn)行仿真

改成空間分布變化的材料后，我們可以看到材料屬線(xiàn)有basemap的標(biāo)識(shí)，如下圖所示：

除了特殊賦值的Epsilon以為，其他材料值都是Material1的默認(rèn)值。

在仿真完成開(kāi)始后，我們?cè)?D/3D result下會(huì)有個(gè)新的文件夾，如下圖所示：

點(diǎn)擊這個(gè)地方可以看到，這塊材料已經(jīng)按照之前的文檔進(jìn)行了空間不同分布定義，如下圖所示：

軟件是插值計(jì)算的，所以為了得到比較好的結(jié)果，需要更密集的采樣。同樣再一次觀察場(chǎng)的結(jié)果，可以看到明顯的不同Epsilon的現(xiàn)象發(fā)生。