本发明专利技术公开了一种多物理场耦合谐振器的仿真方法和装置、存储介质和终端，其中方法包括获取待求解谐振器模型，识别待求解谐振器模型中的多个物理场；对待求解谐振器模型进行立方体网格划分，并将网格划分后的待求解谐振器模型分为多个网格区域，通过有限元法获取所有网格区域的系统矩阵；其中系统矩阵中的自由度向量包含待求解谐振器模型中多个物理场的物理场分量基于对矩阵中相同物理场分量进行耦合的方式，将所有网格区域依次进行拼接，以获取待求解谐振器模型的系统矩阵；对待求解谐振器模型的系统矩阵进行求解，以获取目标求解物理量。本发明专利技术实现谐振器中多物理场的仿真结合，减少了求解的时间，同时也减小了需要计算矩阵的内存。矩阵的内存。矩阵的内存。
【技术实现步骤摘要】
多物理场耦合谐振器的仿真方法及装置、存储介质和终端
[0001]本专利技术涉及谐振器仿真
，尤其涉及一种多物理场耦合谐振器的仿真方法及装置、存储介质和终端。
技术介绍
[0002]有限元法(FEM，Finite Element Method)是一种为求解偏微分方程边值问题近似解的数值技术，其应用于描述物理场的微分方程，可以较为准确地计算物理场的特性。有限元技术的出现尤其为物理场的仿真设计带来了极大的便利，并增加了仿真指导设计的可信度。为了确保求解精度，有限元法在物理场的应用中网格需密集划分，然而随着模型的体积增大，有限元划分的网格数相应也会增大，进而自由度数量也随着急剧增加，大大延长了求解时间和提高了对内存的要求。
[0003]现有有限元分析软件对物理场的操作过程大致包括：先对模型进行网格划分，再将划分成的网格组装成一个较大的有限元系统矩阵方程组，最后直接求解该方程组。但使用该种方法所形成矩阵的求解时间与矩阵大小有一定关系，且矩阵求解过程中的许多自由度并未运用到，使得其在求解出之后只能“扔掉”，大大浪费了计算时间和计算资源。同时矩阵过大，对图形处理器的内存要求压比较高，一般图形处理器的内存很难满足要求。
[0004]目前对于谐振器的仿真，仅仅停留在压电物理场层面，该种处理方式对一般的谐振器无影响，但是对于XBAR等悬空型薄膜谐振器，以及携带微带线的谐振器，传统的压电物理场就无法单纯满足仿真要求了。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是目前对于谐振器的仿真仅能针对压电物理场层面，无法实现对多物理场谐振器的仿真，且现有利用有限元分析方法对物理场的仿真存在大大浪费计算时间和计算资源的问题，且同时具有较大的内存需求。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多物理场耦合谐振器的仿真方法，包括：
[0007]获取待求解谐振器模型，识别所述待求解谐振器模型中的多个物理场；
[0008]对所述待求解谐振器模型进行立方体网格划分，并将网格划分后的所述待求解谐振器模型分为多个网格区域，通过有限元法获取所有所述网格区域的系统矩阵，其中所述系统矩阵中的自由度向量包含所述待求解谐振器模型中多个物理场的物理场分量；
[0009]基于对矩阵中相同物理场分量进行耦合的方式，将所有所述网格区域依次进行拼接，以获取待求解谐振器模型的系统矩阵；
[0010]对所述待求解谐振器模型的系统矩阵进行求解，以获取目标求解物理量；
[0011]其中，每个所述网格区域中包括至少两个网格块，当所述网格区域中不存在某物理场时，所述网格区域系统矩阵的自由度向量中所对应的物理场分量为零。
[0012]优选地，所述待求解谐振器三维模型的物理场包括压电物理场、电磁场和热学场
中的至少两个。
[0013]优选地，所述压电物理场的矩阵满足以下形式：
[0014][0015]其中,包含a元素的矩阵为压电物理场的刚度矩阵，包含x，y，z，V元素的矩阵为压电物理场的自由度向量，包含f分量的矩阵为载荷矢量；
[0016]所述电磁场矩阵满足以下形式：
[0017][0018]其中,包含b元素的矩阵为电磁场的刚度矩阵，包含A
x
，A
y
，A
z
，V元素的矩阵为电磁场的自由度向量，包含f'分量的矩阵为电磁场的载荷矢量；
[0019]热物理场的矩阵满足以下形式：
[0020][0021]其中,包含C元素的矩阵为热物理场的刚度矩阵，包含T元素的矩阵为热物理场的自由度向量，包含f”分量的矩阵为热物理场的载荷矢量。
[0022]优选地，通过有限元法获取所述网格区域的系统矩阵包括：
[0023]获取所述网格区域的刚度矩阵、质量矩阵和载荷矢量，且使其满足：
[0024][A]＝[K
‑
ω2M]，[A]·
[x]＝[F][0025]其中，K为网格区域的刚度矩阵，ω＝2πf为角频率，M为网格区域的质量矩阵，x为网格区域的自由度向量，F为网格区域的载荷矢量，A为所述网格区域的系统矩阵。
[0026]优选地，对所述网格区域进行拼接过程为：
[0027]对目标网格区域的系统矩阵和待拼接网格区域的系统矩阵进行扩充；
[0028]基于拼接面将扩充后的所述目标网格区域系统矩阵和所述待拼接网格区域系统矩阵进行拼接，得到已拼接区域的拼接矩阵；
[0029]消去所述已拼接区域的拼接矩阵中的无关自由度，以获取已拼接区域的系统矩阵；
[0030]其中，所述目标网格区域的系统矩阵为前次拼接得到的已拼接区域的系统矩阵，所述待拼接网格区域的系统矩阵仅包含拼接面的自由度和待求解自由度，将所述目标网格区域和所述待拼接网格区域的共享面作为拼接面。
[0031]优选地，若两个网格单元结构完全相同，则其系统矩阵也相同。
[0032]优选地，所述多物理场耦合谐振器的仿真方法通过中央处理器或图形处理器实现，或所述多物理场耦合谐振器的仿真方法通过中央处理器和图形处理器共同实现。
[0033]为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种多物理场耦合谐振器的仿真装置，包括模型获取模块、网格区域获取模块、拼接模块和求解模块；
[0034]所述模型获取模块，用于获取待求解谐振器模型，识别所述待求解谐振器模型中的多个物理场；
[0035]所述网格区域获取模块，用于对所述待求解谐振器模型进行立方体网格划分，并将网格划分后的所述待求解谐振器模型分为多个网格区域，通过有限元法获取所有所述网格区域的系统矩阵，其中所述系统矩阵中的自由度向量包含所述待求解谐振器模型中多个物理场的物理场分量；
[0036]所述拼接模块，用于基于对矩阵中相同物理场分量进行耦合的方式，将所有所述网格区域依次进行拼接，以获取待求解谐振器模型的系统矩阵；
[0037]所述求解模块，用于对所述待求解谐振器模型的系统矩阵进行求解，以获取目标求解物理量；
[0038]其中，每个所述网格区域中包括至少两个网格块，当所述网格区域中不存在某物理场时，所述网格区域系统矩阵的自由度向量中所对应的物理场分量为零。
[0039]为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的多物理场耦合谐振器的仿真方法。
[0040]为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种终端，包括：处理器以及存储器，所述存储器与所述处理器之间通信连接；
[0041]所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如所述的多物理场耦合谐振器的仿真方法。
[0042]与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
[0043]应用本专利技术实施例提供的多物理场耦合谐振器的仿真方法，通过将多物理场分量在系统矩阵的自由度中体现，并在网格区域拼接过程中将多物理场按本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多物理场耦合谐振器的仿真方法，包括：获取待求解谐振器模型，识别所述待求解谐振器模型中的多个物理场；对所述待求解谐振器模型进行立方体网格划分，并将网格划分后的所述待求解谐振器模型分为多个网格区域，通过有限元法获取所有所述网格区域的系统矩阵，其中所述系统矩阵中的自由度向量包含所述待求解谐振器模型中多个物理场的物理场分量；基于对矩阵中相同物理场分量进行耦合的方式，将所有所述网格区域依次进行拼接，以获取待求解谐振器模型的系统矩阵；对所述待求解谐振器模型的系统矩阵进行求解，以获取目标求解物理量；其中，每个所述网格区域中包括至少两个网格块，当所述网格区域中不存在某物理场时，所述网格区域系统矩阵的自由度向量中所对应的物理场分量为零。2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述待求解谐振器三维模型的物理场包括压电物理场、电磁场和热学场中的至少两个。3.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述压电物理场的矩阵满足以下形式：其中,包含a元素的矩阵为压电物理场的刚度矩阵，包含x，y，z，V元素的矩阵为压电物理场的自由度向量，包含f分量的矩阵为载荷矢量；所述电磁场矩阵满足以下形式：
其中,包含b元素的矩阵为电磁场的刚度矩阵，包含A
x
，A
y
，A
z
，V元素的矩阵为电磁场的自由度向量，包含f'分量的矩阵为电磁场的载荷矢量；热物理场的矩阵满足以下形式：其中,包含C元素的矩阵为热物理场的刚度矩阵，包含T元素的矩阵为热物理场的自由度向量，包含f”分量的矩阵为热物理场的载荷矢量。4.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，通过有限元法获取所述网格区域的系统矩阵包括：获取所述网格区域的刚度矩阵、质量矩阵和载荷矢量，且使其满足：[A]＝[K
‑
ω2M]，[A]
·
[x]＝[F]其中，K为网格区域的刚度矩阵，ω＝2πf为角频率，M为网格区域的质量矩阵，x为网格区域的自由度向量，F为网格区域的载荷矢量，A为所述网格区域的系统矩阵。5.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，对所述网格区域进行拼接过程为：对目标网格区域的系统矩阵和待拼接网...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧欣，隋东辰，张师斌，姚虎林，郑鹏程，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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