基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体

近年来,周期性复合材料受到了广泛的关注。众所周知,半导体的理论基础是能带理论。当电子在周期势场中传播时,就会形成带结构(即导带和禁带),电子只能在导带中自由运动。人们可以通过调节半导体超晶格中的物理参数来设计和调节带隙,从而促进半导体科学技术的发展。最近,类似的研究已经扩展到弹性/声波在称为声子晶体的周期性复合材料中的传播。弹性波在周期性复合介质(如声子晶体)中的传播是过去十年来许多研究者感兴趣的研究对象。声子晶体是由矩阵中二维或三维周期排列的内含物产生的。声子晶体可以表现出绝对带隙,在这里弹性波在各个方向上的传播是被禁止的。这些带隙出现在一定的密度和弹性性质、组成、排列几何形状和夹杂形状的对比条件下。当声子晶体的周期性被打破时,在声带隙内可能会产生高度局域缺陷,类似于光子晶体中的局域模和半导体中的局域杂质态。扩展的缺陷,如声子晶格中不同的夹杂行已被证明在晶体带隙内引导弹性波。不同缺陷模式可以用来设计不同的功能材料。因此,对声子晶体的研究具有重要的物理意义。

在COMSOL中,可以用固体力学压力声学模块仿真声子晶体。

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图1基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图2

首先以一维声子晶体为例:

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图3        

如上图,模型左右两部分是不同的材料,并且在左右方向具有周期排列特征。

在物理场中设置周期性边界条件

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图4

在周期边界上设置一致的网格点,以提高数值稳定性:

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图5

仿真得到的一维声子晶体能带图:

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图6

对于实际的准周期性模型,可以计算透射谱,以验证声子晶体能带中存在的禁带现象:

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图7基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图8

上图可以明显看到频率对透射率的影响。特定的频率下,声波很难从一端传播到另一端,就是对应的能带图中所谓的禁带。

对于二维、三维模型,需要根据对称性,建立合适的周期性模型及添加合适的周期性边界条件。一些二维、三维结构的布里渊区:

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图9

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图10基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图11

二维声子晶体能带:

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图12      基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图13

三维FCC声子晶体能带,以及这里选取的周期性结构:

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图14基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图15

得到的声子能带图:

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图16

也可以按实际路径长度,设定高对称点分割,以便后续添加高对称点标记:

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的图17最后,有相关需求,欢迎通过公众号联系我们.

公众号:320科技工作室.

COMSOL声子晶体固体力学压力声学能带

基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的评论0条

    暂无评论

    基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的相关视频课程

    基于COMSOL的固体力学或压力声学模块仿真声子晶体的相关案例教程

    光-电-热 三维模拟 01 前言 近年来,COMSOL Multiphysics被广泛应用于包括太阳能电池在内的各种半导体器件的仿真分析。大多数人使用COMSOL计算太阳能电池结构中的载流子产生剖面。然而,不同器件结构(包括太阳能电池)的热分析也可以使用COMSOL的简化程序。COMSOL常被用于各种器件的热分析,如TTSV、薄膜器件、各种光电器件等。COMSOL中的传热模块是对电子元件和动力工程
    COMSOL岩土/流体/半导体/ACDC模块等。短周期的培训或技术支持,可周末。 内容有培训讲课(北上广深及线上),或技术支持,或项目外包,如您想挣点外块,积累资源,充实生活,请联系我,要求有实际项目经历,三年以上项目经历,表达能力较好,微信13321187223 ,邮箱lunnan74126659@163.com。
    导读: COMSOL Multiphysics 是一款多物理场仿真软件,用于分析电磁、流体、传热、结构力学、声学、化工等各个领域的实际问题。软件平台中的波动光学模块专注于分析微米和纳米光器件,例如:光纤、光栅、光波导、光子晶体、集成光路、激光器、石墨烯、表面等离激元器件等。光器件的分析过程可以包括光与其他物理场的耦合,包括:半导体物理、结构变形、传热、电光、磁光、声光、几何光学和波动光学的耦合等。
    参考文献《Investigation of surface plasmon resonance phenomena by finiteelement analysis and Fresnel calculation》 Investigation of surface plasmon resonance phenomena by finiteelement analysis and Fresnel
    摘 要:滑坡地质灾害由于其成因机制特殊,涉及水与岩土体之间作用,有关能模拟流-固耦合的软件相对较少。而Comsol作为一款多物理场仿真软件,其“多孔弹性”接口很好的做到了达西定律与固体力学的耦合,对于评估流体导致岩土体的变形有很大的优势。基于此,文中以某实际滑坡案例为基础,利用Comsol多物理场数值模拟软件对滑坡进行了流-固耦合计算,获取了滑坡的变形破坏机理及特征。 关键词:Comsol多物理场
    硕士/复合材料工程师
    影响力
    粉丝
    内容
    获赞
    收藏
      项目客服
      培训客服
      0 4