[發明專利]基于遺傳算法和有限元法的液-液聲子晶體拓撲優化方法

有效

• 申請號: 201310150440.0
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103246767A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 吳斌;劉宗發;何存富
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/12
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

1.基于遺傳算法和有限元法的液-液聲子晶體拓撲優化方法，用有限元法計算二維液-液聲子晶體的頻散關系，獲取相應的帶隙值；然后應用遺傳優化算法，根據帶隙所要達到目標，搜索聲子晶體最優材料拓撲布局；其特征在于：包括以下步驟：

1)初始化：隨機生成N_pop個二進制數表示的染色體，即個體，構成初始種群；

2)計算個體適應度：二維液-液聲子晶體滿足Hemholtz方程：

▿·(-1ρ▿p)-ω2pρcs2=0---(1)]]>

式(1)中，ρ為液體材料密度、p為聲壓、ω是角頻率,c_s是液體中聲波聲速；用有限元法求解該方程組，即可得到液-液聲子晶體頻散關系及其對應的禁帶數值；根據優化的目標，用聲子晶體禁帶構造目標函數，然后以目標函數值來度量遺傳個體的適應度；

3)依次執行選擇、交叉和變異遺傳操作生成下一代種群，使種群向前進化；

4)檢驗種群是否滿足停止條件，滿足則輸出最優結果,退出；否則返回步驟2)。

2.根據權利要求1所述的基于遺傳算法和有限元法的液-液聲子晶體拓撲優化方法，其特征在于：遺傳個體對應的聲子晶體原胞為正方晶格；聲子晶體原胞被離散為M×M正方形單元結構，M為正整數；將每個單元隨機配置所選定的聲學材料，此處僅考慮兩種材料，故采用二進制字符串形式表示；聲子晶體原胞設定為關于x、y軸對稱和關于z軸90°旋轉對稱模型。

3.根據權利要求1所述的基于遺傳算法和有限元法的液-液聲子晶體拓撲優化方法，其特征在于：拓撲優化的目標設為第七能級和第六能級間帶隙（下面簡稱第六帶隙）相對值最大，即：

max:Δω6maxω6(k)=minω7(k)-maxω6(k)maxω6(k)]]>

minω₇(k)為第七能級本征頻率的最小值、maxω₆(k)為第六能級本征頻率的最大值、Δω₆第六帶隙寬度。