[發(fā)明專利]一種基于擴展等幾何分析法的聲子晶體材料結(jié)構(gòu)設(shè)計方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110061986.3 | 申請日： | 2021-01-18 |
| 公開（公告）號： | CN112765884B | 公開（公告）日： | 2021-09-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 余天堂;袁宏婷 | 申請（專利權(quán)）人： | 河海大學(xué) |
| 主分類號： | G06F30/27 | 分類號： | G06F30/27;G06F30/10;G06N3/00;G06F111/06 |
| 代理公司： | 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562 | 代理人： | 王穎 |
| 地址： | 210098*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 擴展 幾何 分析 晶體 材料 結(jié)構(gòu)設(shè)計 方法 | ||
1.一種基于擴展等幾何分析法的聲子晶體材料結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，具體包括如下步驟：
S1、基于周期性邊界條件和Bloch定理,將聲子晶體周期結(jié)構(gòu)的離散特征方程化歸到聲子晶體周期胞元內(nèi)的復(fù)系數(shù)特征方程；并將所述復(fù)系數(shù)特征方程分為實部和虛部兩組方程，得到實數(shù)特征方程和虛數(shù)特征方程；
S2、采用NURBS樣條集函數(shù)來構(gòu)建聲子晶體的散射體幾何模型，即散射體邊界NURBS曲線模型；
S3、對所述散射體幾何模型進行優(yōu)化，并構(gòu)建聲子晶體的隔聲頻帶最寬和隔聲頻率最低的雙目標(biāo)優(yōu)化模型；
S4、基于LR-NURBS的擴展等幾何分析法，建立聲子晶體周期胞元的力學(xué)分析模型；
所述步驟S4具體為：
S41、將聲子晶體周期胞元的整個區(qū)域均勻分成若干個計算網(wǎng)絡(luò)；
S42、基于符號距離函數(shù)和NURBS曲線函數(shù)，得到聲子晶體任意形狀的水平集函數(shù)；
S43、依據(jù)控制點水平集函數(shù)值，在所述聲子晶體周期胞元的整個區(qū)域中找出散射體區(qū)域，在所述散射體區(qū)域內(nèi)進行局部網(wǎng)格細(xì)化；
S44、基于所述水平集函數(shù)，確定加強的控制點；
S45、依據(jù)弱不連續(xù)問題，計算加強函數(shù)，得到擴展等幾何分析的位移逼近；
S5、采用基于LR-NURBS的擴展等幾何分析法求解實數(shù)特征方程,獲得聲子晶體周期胞元系統(tǒng)的能帶結(jié)構(gòu)；
S6、對粒子群算法進行改進，并基于改進后的粒子群算法來求解所述雙目標(biāo)優(yōu)化模型問題，得到多個描述散射體形狀的控制點；并根據(jù)所述控制點，得到NURBS曲線，即得到所述聲子晶體的散射體幾何形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擴展等幾何分析法的聲子晶體材料結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：所述散射體邊界NURBS曲線模型是由散射體邊界曲線上一系列控制點構(gòu)成，所述控制點為P1，P2，…，Pn，其中n為控制點數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擴展等幾何分析法的聲子晶體材料結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：所述散射體邊界曲線的表達式為：
其中，Pi為第i個控制點，n為控制點個數(shù)，Ni，p(ξ)是階次為p的B樣條基函數(shù)，ωi為第i個控制點的一維權(quán)因子，ξ為參數(shù)空間坐標(biāo)；j為求和變量，j＝1、2、3、…、n；ωj為n個控制點的一維權(quán)因子。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于擴展等幾何分析法的聲子晶體材料結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：所述步驟S3中的優(yōu)化是對所述一系列控制點進行優(yōu)化設(shè)計變量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擴展等幾何分析法的聲子晶體材料結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：
所述LR-NURBS的擴展等幾何分析法中的LR-NURBS樣條基函數(shù)為：
其中，和分別為ξ和η方向階次為p和q的LR-B樣條基函數(shù)，ωij為二維權(quán)因子，n和m為兩個方向的控制點個數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擴展等幾何分析法的聲子晶體材料結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：所述步驟S5具體為：優(yōu)化分析的每次迭代正分析時，在邊界上應(yīng)用Bloch定理,采用擴展等幾何分析法求解所述實數(shù)特征方程，獲得所述聲子晶體周期胞元系統(tǒng)的能帶結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擴展等幾何分析法的聲子晶體材料結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：所述步驟S6中改進的方法為：在所述粒子群算法中引入多樣性反饋的權(quán)重、混沌映射和混合策略的變異行為。
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