Окно «Библиотека материалов»

Окно Библиотека материалов предназначено для просмотра физических свойств, поиска материалов, управления каталогами и передачи материалов между библиотекой, файлами и текущим проектом.

Основные области окна

Область	Назначение
Меню Изменить	Содержит команды работы с материалами, каталогами, файлами и проектом
Меню Вид	Управляет отображением дополнительных групп физических свойств
Панель инструментов	Обеспечивает быстрый вызов основных команд
Вкладки каталогов	Позволяют выбрать каталог, содержимое которого показано в таблице
Таблица материалов	Показывает материалы активного каталога и значения их свойств
Поле Поиск	Используется для фильтрации списка материалов
Список Поиск в	Определяет, в каких столбцах выполняется поиск
Кнопка Назначить	Назначает выбранный материал объектам, выделенным в проекте
Кнопка OK	Подтверждает выполненные действия и закрывает окно
Кнопка Отмена	Закрывает окно без подтверждения текущей операции

Доступность команд зависит от текущего контекста. Например, команды клонирования, изменения, удаления и экспорта в проект становятся активными после выбора материала. Команды управления каталогами могут быть недоступны для каталогов, предназначенных только для чтения.

Меню «Изменить»

Команда	Назначение
Новый материал	Открывает окно свойств для создания материала в активном каталоге; предварительно выбирать материал в таблице не требуется
Клонировать материал	Создаёт копию выбранного материала для последующего изменения
Изменить материал	Открывает окно свойств выделенного материала; команда доступна только после выбора материала в таблице
Удалить материал	Удаляет выбранный материал из активного каталога
Импортировать материал(ы) из файла	Загружает один или несколько материалов из поддерживаемого файла
Новый каталог	Создаёт новый каталог материалов
Удалить каталог	Удаляет активный каталог вместе с содержащимися в нём материалами
Экспортировать материал(ы) в файл	Сохраняет выбранные материалы во внешний файл
Экспортировать материал в проект	Добавляет выбранный материал в текущий проект
Восстановить список по умолчанию	Запускает восстановление стандартного набора материалов

Меню «Вид»

Команды, представленные в меню Вид изменяют состав столбцов таблицы, но не изменяют сами материалы. Если нужное свойство задано в материале, но не отображается в таблице, включите соответствующую группу.

Команда	Отображаемые свойства
Показать тепловые свойства	Теплопроводность, плотность, удельная теплоёмкость
Показать механические свойства	Модуль Юнга, коэффициент Пуассона, температурный коэффициент расширения
Показать магнитные свойства	Намагниченность насыщения, фактор Ланде, dH и связанные параметры ферромагнитной модели
Показать оптические свойства	Коэффициенты поглощения, зеркального и диффузного отражения, пропускания и рассеянного пропускания, излучательной способности

Панель инструментов

Панель инструментов обеспечивает быстрый вызов основных команд.

Кнопки расположены слева направо в следующем порядке:

1. Новый материал.
2. Клонировать материал.
3. Изменить материал.
4. Удалить материал.
5. Импортировать материал(ы) из файла.
6. Новый каталог.
7. Удалить каталог.
8. Экспортировать материал(ы) в файл.
9. Экспортировать материал в проект.
10. Восстановить список по умолчанию.

Перед выполнением команды проверьте активную вкладку и выделенную строку таблицы. Это особенно важно при удалении или изменении материалов.

Поиск материала

Для поиска материала:

1. Выберите каталог, в котором требуется выполнить поиск.

2. В поле Поиск введите часть имени или значения свойства. Например, для поиска идеального электрического проводника можно ввести pec — сокращение от perfect electric conductor.

   

3. В списке Поиск в выберите нужный столбец. Для поиска по всей видимой таблице оставьте значение Все столбцы.

   

4. Выберите найденный материал в таблице.

   

Поиск применяется к активной вкладке каталога. Если материал не найден, сначала проверьте, выбран ли нужный каталог и не ограничен ли поиск отдельным столбцом.

Таблица материалов

Каждая строка таблицы соответствует одному материалу. На основном представлении видны следующие столбцы:

• Имя;
• Тип (РЧ анализ);
• Относительная диэлектрическая проницаемость;
• Относительная магнитная проницаемость;
• Тангенс угла диэлектрических потерь;
• Тангенс угла магнитных потерь;
• Объёмная проводимость, См/м.

Если таблица не помещается в окне целиком, используйте полосы прокрутки. Дополнительные тепловые и оптические, механические и магнитные свойства включаются через меню Вид.

Свойства материалов

Расчётное описание материала состоит из набора физических свойств. Разные группы свойств используются в разных типах анализа:

• электромагнитные свойства определяют распространение и затухание электромагнитных волн, распределение токов и потери энергии;
• тепловые свойства определяют перенос теплоты и скорость изменения температуры;
• оптические коэффициенты описывают взаимодействие материала с излучением при расчёте радиационного теплообмена;
• механические свойства определяют упругую деформацию и тепловое расширение;
• параметры ферромагнитного резонанса используются для подмагниченных ферритов.

Наличие свойства в библиотеке не означает, что оно обязательно используется в каждом расчёте. Набор необходимых параметров зависит от выбранного решателя и физической постановки задачи.

Важно. Свойства материала могут зависеть от частоты, температуры, направления поля, состава, состояния поверхности и технологии изготовления. Используйте значения, полученные для условий, близких к условиям расчёта. Не заменяйте отсутствующие данные случайными справочными значениями только потому, что материал имеет похожее название.

Электромагнитные свойства

• Относительная диэлектрическая проницаемость (ε) – физическая величина, характеризующая, как материал влияет на электрическое поле и скорость распространения волн. Чем выше ε, тем меньше длина волны в материале.
• Относительная магнитная проницаемость (μ) – физическая величина, характеризующая способность материала намагничиваться в магнитном поле. Чем выше μ, тем сильнее материал концентрирует магнитные силовые линии.
• Тангенс угла диэлектрических потерь (tg(δ)) – параметр, характеризующий потери энергии в диэлектрике. Чем выше tg(δ), тем сильнее затухание сигнала.
• Тангенс угла магнитных потерь (tg(δ_μ)) – параметр, характеризующий потери энергии в магнитном материале при воздействии переменного магнитного поля. Чем выше tg(δ_μ) тем больше энергии теряется в материале при его намагничивании.
• Объемная проводимость (σ) – это физическая величина, характеризующая способность материалов проводить электрический ток через свой объём. Чем выше σ, тем лучше материал проводит ток. Измеряется в Сименс на метр [См/м].

Тепловые свойства

• Теплопроводность(λ) – физическая величина характеризующая способность материалов проводить тепловую энергию. Измеряется в Ватт на метр-Кельвин [Вт/(м·К)], либо в Ватт на метр-Цельсий [Вт/(м·°С)].
• Плотность (ρ) – физическая величина, определяемая как отношение массы к занимаемому объёму. Измеряется в килограмм на кубический метр [кг/м^3].
• Удельная теплоемкость (Q) – физическая величина, которая показывает, сколько теплоты необходимо передать 1 килограмму вещества, чтобы повысить его температуру на 1 градус Цельсия (или Кельвина). Измеряется в Джоуль на килограмм-Кельвин [Дж/(кг·К)], либо в Джоуль на килограмм-Цельсий [Дж/(кг·°С)].

Механические свойства

• Модуль Юнга (E) – физическая величина, характеризующая способность материала сопротивляться деформации при растяжении или сжатии. Измеряется в паскалях [Па].
• Коэффициент Пуассона (ν) – безразмерная физическая величина, характеризующая отношение поперечной деформации материала к его продольной деформации при упругой нагрузке.
• Температурный коэффициент расширения – это физическая величина, характеризующая изменение размеров или объёма материала при изменении температуры. Он показывает, насколько материал меняет форму при изменении температуры на 1 градус Цельсия или Кельвина. Измеряется в [1/°С] или [1/К].

Магнитные свойства

• Намагниченность насыщения - величина, характеризующая состояние, при котором магнитные моменты доменов в основном ориентированы по внешнему полю и дальнейшее увеличение поля практически не увеличивает намагниченность материала. В интерфейсе величина задаётся в гауссах [Гс].

Важно. В технических данных могут приводиться разные величины: M_s, 4/pi M_s или индукция насыщения B_s. Они не являются взаимозаменяемыми. Перед вводом проверьте обозначение и систему единиц в источнике данных; не переносите значение из другой САПР без проверки принятой конвенции.

• Фактор Ланде (g) - безразмерный параметр, определяющий связь магнитного момента электронов с их угловым моментом и влияющий на гиромагнитное отношение. Для многих СВЧ-ферритов значение близко к 2, однако в расчёте следует использовать значение производителя или результат измерения для конкретного материала.

• Ширина линии ферромагнитного резонанса (dH) — величина, характеризующая полную ширину резонансной линии на уровне половины максимума. Она характеризует магнитные потери и скорость затухания прецессии намагниченности после снятия возбуждения. Измеряется в Эрстедах, [Э].

Оптические свойства

• Коэффициент поглощения (α) - доля падающей энергии, поглощаемая материалом и способная переходить в теплоту.
• Коэффициент зеркального отражения (R_s) - доля энергии, отражаемая зеркально: угол отражения равен углу падения.
• Коэффициент диффузного отражения (R_d) - доля энергии, отражаемая рассеянно по различным направлениям из-за структуры или шероховатости поверхности.
• Коэффициент пропускания (T) - доля энергии, проходящая через материал без отнесения к рассеянной составляющей.
• Коэффициент рассеяного пропускания (T_s) - доля прошедшей энергии, направление которой изменилось вследствие рассеяния внутри материала или на его поверхности.
• Коэффициент излучательной способности (ε) - отношение энергии собственного теплового излучения поверхности к излучению абсолютно чёрного тела при той же температуре.

В текущей версии библиотеки оптические коэффициенты хранятся для температуры 20 °C. Значения для окисленной, полированной, окрашенной и шероховатой поверхностей одного вещества могут заметно различаться. Для загруженных «старых» материалов и вновь созданных значения автоматически заполняются дефолтами (разными для металла и диэлектрика).

Типы значений свойств

Каждое свойство может быть одного из типов:

• Обычный — скаляр;
• Анизотропный — диагональный тензор (T[1,1], T[2,2], T[3,3]);
• Тензор — полный тензор 3×3;
• Частотная зависимость — зависимость от частоты (таблица);
• Температурная зависимость (для тепловых свойств) — зависимость от температуры (таблица).

Частотные/температурные таблицы автоматически сортируются по возрастанию аргумента, даже если исходные данные пришли неотсортированными.

В глобальной библиотеке материалов переменные (выражения) не используются — значения хранятся как константы. Поддержка переменных возможна только у материалов, назначенных в проект (вне рамок библиотеки).