雷擊仿真
關注創建者：ANSYS肖運輝 創建時間：2019-09-27
雷擊仿真的視頻教程
復合材料雷擊損傷——基于abaqus的雷擊過程及剩余強度仿真
課程大綱： 1.雷電弧模型2.電熱耦合模型3.復合材料熱解模型4.復合材料剩余強度分析模型 通過本課程學習，大家可以了解復合材料雷擊仿真的基本要素，理解雷擊作用下復合材料失效機理，掌握復合材料雷擊過程模擬仿真能力。
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雷擊仿真的實例教程
本文原載于Ansys Advantage：《Lighting Simulation: Susceptibility Matches Field Results》
俗話說，雷擊總是不期而遇。
雖然這個表述在很多時候都用來隱喻突發奇想，然而對飛機制造商和航空監管方來說，雷擊卻是真真正正的一大顧慮，特別是考慮到商業飛機每飛行1,000小時就很可能遭遇一次雷擊。有關如何掌握雷擊產生的影響，一些飛機制造商有自己非同尋常的想法。
座艙網格劃分模型
歐洲航空航天界的翹楚空中客車，近期使用Ansys EMA3D和MHARNESS，在采用金屬、碳纖維復合材料、銅箔的混合座艙設計中，仿真抗雷擊性能。這次仿真屬于專注于開發未來飛機的技術研究項目的組成部分，旨在開發出兼具高度環保、成本效益超群的航空運輸系統。
具體而言，空中客車工程師希望驗證模型能以多精確的準確性預測坐艙復雜電子裝置和布線系統在感應瞬態影響下的整體電磁行為。這有助于他們了解仿真結果與現場測試結果的吻合度。
對物理測試的補充
一次雷擊可能產生數百萬伏特電壓，數十萬安培電流。當這樣強大的能量注入到飛機里時，可能會對飛機造成嚴重破壞。
展開 邊界條件設為絕熱
7.開始仿真，獲得溫度分布結果。
0-1μs溫度變化過程
在1μs時不同層的溫度結果：
第一層0°
第二層45°
第三層-45°
第四層90°
從結果可知雷擊附著點周邊溫度急劇上升，在1μs已超過1000℃，最高達2850℃，這將超材料的燃點，因此雷擊位置處的部分區域將被“燒穿”。
小結：
1. 雷擊的直接效應仿真可使用LF Time Domain Solver和 Transient Thermal Solver分別進行電磁和熱的仿真。
2. 復合材料的建模選擇各向異性材料，根據坐標系類型可使用Local Solid Coordinate System。
3. 為了獲得更好的仿真結果，應當在雷擊附著點適當加密網格。
4. 使用SAM工具支持將avg_ohmic_loss結果直接導入熱仿真作為激勵源。
5. 熱仿真需要設置相應的熱表面屬性和邊界條件。
文章來源CST仿真專家之路
展開 設備遭受雷擊基本上都會有電磁效應、電流效應、熱效應、受力效應四種效應。不同問題考察不同的效應。這些效應會產生強電磁脈沖、局部強渦流/過熱(點火源)、縫隙擊穿或打火、線纜耦合、結構破壞等現象 。這些現象都可以通過不同程度的仿真進行評估和考察。
仿真分析可覆蓋雷電附著評估、防雷系統設計、電結構阻性/安全性分析、雷電電磁環境評估、線纜感應評估、防雷設計方案論證等。可在不同階段進行考察，例如：雷電防護的設計階段，雷電防護功能的驗證階段，指標性考察階段。
對雷電產生的各種物理效應，可以通過不同的仿真手段進行實現。
附著點仿真：
針對雷電防護，首先考察的是雷擊的附著點，也就是看雷電先擊到那塊。通過雷電環境下的電場\電勢分布，結合一定的理論模型，就可以有效的仿真雷電的附著點。可以為雷電防護的初步設計提供參考。
圖1為附著點仿真，模型的電勢分布和電場分布。
展開 產品特點：
與所有通用三維CAD軟件有接口，并擁有自動和半自動的模型修復功能；
最完備的計算方法，時域和頻域，能進行任意復雜的通用三維電磁分析；
并行計算能力，實現了FETD/FDTD并行、MoM/PO并行、MLFMM并行，曾經完成過60億未知量的民航客機雷擊效應仿真；
強大的后處理功能，包括表面電流、近場、遠場方向圖、雷達散射截面、S參數、線電流電壓等等的顯示和運算操作。
https://www.ansys.com/events/paris-air-show
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作者 | Wang Yuanteng
上期我們介紹了雷擊直接效應仿真電磁部分，設置了磁場、電流及歐姆損耗監視器并拿到了相應的結果。為了計算雷擊所產生的熱效應，我們將使用瞬態熱求解器Transient Thermal Solver進行計算。另外，還需考慮到熱源，下面我們具體來看是如何進行仿真的。
1.在電磁仿真工程上設置avg_ohmic_loss監視器。
b電勢分布 c電場分布
圖1雷擊附著仿真
產品特點：
與所有通用三維CAD軟件有接口，并擁有自動和半自動的模型修復功能；
最完備的計算方法，時域和頻域，能進行任意復雜的通用三維電磁分析；
并行計算能力，實現了FETD/FDTD并行、MoM/PO并行、MLFMM并行，曾經完成過60億未知量的民航客機雷擊效應仿真；
強大的后處理功能，包括表面電流、近場、遠場方向圖、雷達散射截面、S參數、線電流電壓等等的顯示和運算操作
