一种二维固-固声子晶体XY模态拓扑优化方法技术

一种二维固-固声子晶体XY模态拓扑优化方法，包括：输入待求解的问题参数,初始化；采用改进的快速平面波展开法，计算每个遗传个体对应的声子晶体原胞XY模态的色散关系,得到对应的禁带数值；根据优化的目标，用声子晶体禁带构造目标函数，然以目标函数值来度量遗传个体的适应度；依次执行选择、交叉和变异遗传操作生成下一代种群，使种群向前进化；检验种群是否满足停止条件；摆脱了传统的经验设计思路，实现了根据带隙需要主动设计声子晶体结构的目标，使声子晶体的可设计性变强，得到具有最优带隙特性的新颖的声子晶体结构；同时减少计算时间，提高计算效率，使所设计的声子晶体达到最好的技术经济性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属声带隙材料设计领域，涉及一种声带隙材料拓扑优化设计方法，特别涉及一种基于遗传算法和快速平面波展开法(PWE)，对二维固-固声子晶体原胞材料分布进行拓扑优化设计，以获得所需要的XY模态带隙特征。
技术介绍
声子晶体是指具有不同密度和弹性常数的材料按周期性复合在一起、具有弹性波带隙的周期复合材料。当弹性波在受到材料常数的周期性调制时，可能会产生声带隙，即一定频率范围的弹性波的传播被抑制或禁止。声子晶体的这种特性具有极大的理论意义，在无源隔音、精密机械平台减振、声滤波器等新型声学功能材料等方面具有广泛的应用前景。目前，声子晶体带隙特性的研究已经成为一个新的热点。传统的声子晶体设计思路一般是:在特定的晶格类型条件下，采用有限的几种对称形状(如二维问题中，采用圆柱、正方柱、椭圆柱等)作为原胞的散射体，通过调整这些散射体的几何参数来打开声子晶体带隙或改善带隙的特性，进而经验性地提炼可能的设计规律，然后指导性地寻找更好的声子晶体新结构。然而，在计算声子晶体能带特性之前，必须事先设定声子晶体的原胞结构。但对何种形式的声子晶体原胞结构具有所期望的最优带隙，则是一个难以预测的问题，这在很大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维固?固声子晶体XY模态拓扑优化方法，根据对二维固?固声子晶体XY模态带隙的要求，自动寻找对应的声子晶体材料最优布局，得到具有最优带隙特性的声子晶体结构，其特征在于包括以下步骤：1)输入待求解的问题参数：所述的参数包括，材料常数、平面波个数、像素尺度N、种群大小、交叉率及变异率；2)初始化：随机生成初始种群,用N×N矩阵二进制数对原胞进行编码,构成染色体；3)计算个体适应度：采用改进的快速平面波展开法，计算每个遗传个体对应的声子晶体原胞XY模态的色散关系所满足的波动方程时,任意分布的组元材料常数g（ρ、λ和μ）的傅里叶变换g(G)，可以根据位移特性来计算；设Pa为原胞中填充介质ga的像素...

【技术特征摘要】
1.一种二维固-固声子晶体XY模态拓扑优化方法，根据对二维固-固声子晶体XY模态带隙的要求，自动寻找对应的声子晶体材料最优布局，得到具有最优带隙特性的声子晶体结构，其特征在于包括以下步骤: 1)输入待求解的问题参数:所述的参数包括，材料常数、平面波个数、像素尺度N、种群大小、交叉率及变异率； 2)初始化:随机生成初始种群，用NXN矩阵二进制数对原胞进行编码，构成染色体； 3)计算个体适应度:采用改进的快速平面波展开法，计算每个遗传个体对应的声子晶体原胞XY模态的色散关系所满足的波动方程时，任意分布的组元材料常数g (P、λ和μ )的傅里叶变换g(G)，可以根据位移特性来计算；设匕为原胞中填充介质ga的像素集合，首先计算中心点像素Ptl e Pa材料常数gd的傅里叶变换gd(G);根据位移特性，任一填充ga介质的像素Pr e Pa的傅里叶变换为:gr(G)=g0(G)eiG.r 则像素型声子晶体材料常数分布的傅里叶变换g(G)为:2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴斌，刘宗发，何存富，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：