基于平面波法的一維聲子晶體帶隙結(jié)構(gòu)研究開題報告

XXXX本科畢業(yè)論文開題報告學院：XXXXXX年級：XXXX級姓名：XXXX學號：XXXXXXX論文題目：基于平面波法的一維聲子晶體帶隙結(jié)構(gòu)研究何為聲子晶體？具有彈性波帶隙的周期性結(jié)構(gòu)材料稱為聲子晶體。選題的目的和意義目的用平面波法計算金屬╱金屬，金屬╱非金屬，非金屬╱非金屬三種類型聲子晶體的能帶結(jié)構(gòu)，研究平面波數(shù)、組元比及晶格常數(shù)對縱波能帶結(jié)構(gòu)的影響，為制備性能良好的聲子晶體提供理論指導。2.意義：聲子晶體由不同彈性系數(shù)的材料周期性地排列而成，會產(chǎn)生彈性波的禁帶現(xiàn)象。當彈性波的頻率位于聲子晶體帶隙的頻率范圍，聲波就無法通過。一維聲子晶體由于結(jié)構(gòu)簡單、制作容易，在無源隔音、精密機械平臺減振、濾波器等方面具有極大的應用前景而備受關(guān)注。對一維聲子晶體而言，帶隙可以通過調(diào)節(jié)材料組分比、晶格常數(shù)及周期結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，這些影響因素正是本文研究的主要內(nèi)容。選題的研究現(xiàn)狀聲子晶體是一個剛剛開始的新課題，國內(nèi)外僅有為數(shù)不多的幾個課題組，國際上關(guān)于聲子晶體的研究還有很多空白，而且目前的研究僅局限于理論和實驗階段的初步工作。聲子晶體具有可設計性的特點，為了更好地設計聲子晶體滿足實際需求，近年來發(fā)展了一系列模擬計算的方法，包括平面波展開方法，傳輸矩陣方法，多重散射理論方法，時域有限差分方法，有限元方法以及遺傳算法。每一種方法都有各自的優(yōu)點，其中平面波展開法因物理意義清晰、通用性強、特別適合無限結(jié)構(gòu)的聲子晶體而備受關(guān)注。論文主要內(nèi)容第一章緒論1聲子晶體的概念2聲子晶體的結(jié)構(gòu)和特征3聲子晶體的研究現(xiàn)狀4聲子晶體的研究意義5本文的研究內(nèi)容第二章多層介質(zhì)的平面波展開法1研究模型2方法推導3程序的編寫第三章平面波數(shù)對聲子晶體帶隙的影響3.1金屬╱金屬系統(tǒng)3.2金屬╱非金屬系統(tǒng)3.3非金屬╱非金屬系統(tǒng)3.4本章小結(jié)第四章組分比對聲子晶體帶隙的影響4.1金屬╱金屬系統(tǒng)4.2金屬╱非金屬系統(tǒng)4.3非金屬╱非金屬系統(tǒng)4.4本章小結(jié)第五章晶格常數(shù)對聲子晶體帶隙的影響5.1金屬╱金屬系統(tǒng)5.2金屬╱非金屬系統(tǒng)5.3非金屬╱非金屬系統(tǒng)5.4本章小結(jié)第六章結(jié)論附表常見材料的主要物理參數(shù)參考文獻、致謝1.研究的主要問題：用平面波法研究金屬╱金屬，非金屬╱非金屬，非金屬╱金屬三種類型聲子晶體的帶隙。2.研究的重點：帶隙與各參數(shù)的關(guān)系。3.研究的難點：平面波展開法的推導及編程。擬研究的主要問題、重點和難點:研究目標學會平面波展開法及編程，研究材料的平面波數(shù)、組分比及晶格常數(shù)對帶隙的影響。研究方法、技術(shù)路線、實驗方案、可行性分析：1.研究方法：采用平面波展開法進行計算。2.技術(shù)路線：建立模型，學會平面波展開法及編程，用平面波展開法討論帶隙與參數(shù)的關(guān)系。3.實驗方案：用MATLAB編寫出計算程序，用ORIGIN畫出圖形。4.可行性分析：平面波展開法用于聲子晶體的計算已較為成熟，MATLAB及ORIGIN軟件也已經(jīng)普及，研究中所選擇的材料也較為常見，而且指導教師在這方面已有多年的研究經(jīng)驗。所以，研究方案是可行的。研究的特色與創(chuàng)新之處：所選擇的材料是沒有被研究過的，而對比金屬╱金屬、非金屬╱非金屬、非金屬╱金屬三種類型聲子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)差異也具有一定的創(chuàng)新性。進度安排及預期結(jié)果：2014.11.10—12.9.選題并確定內(nèi)容提綱；2014.12.10—16.完成開題報告；2014.12.11.—17.簽訂任務書；2014.12.—2015.5.查尋資料并完成論文；2015.6充分準備并完成答辯。參考文獻：[1]趙宏剛,韓小云,溫激鴻,等.新型聲學功能材料—聲子晶體[J].材料科學與工程學報,2003,21(1):153-156.[2]趙輝,張其錦.光子晶體研究進展[J].高分子通報,2001(10):60-73.[3]快素蘭,張俞之,胡行方.光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)|\潛在應用和制備方法[J].無機材料學報,2001,16(2):193-198.[4]吳福根,劉有廷等.二維周期復合介質(zhì)中聲波帶隙結(jié)構(gòu)及其缺陷態(tài)[J].物理學報,2002,51(7):1434-1438[5]方俊鑫,陳棟陸.固體物理學[M].上海:上?？茖W技術(shù)出版社,1980.[6]顏琳.聲子晶體帶結(jié)構(gòu)的研究[D].湘潭:湘潭大學,2005[7]王剛,溫激鴻,韓小云,等.二維聲子晶體帶隙計算中的時域有限差分方法[J].物理學報,2003,52(8):1943-1947.[8]SigalasMM,EconomouEN.Elasticandacousticwavebandstructure[J].JournalofSoundandVibration,1992,2(382):158-377.[9]KushwahaMS,HaleviP,DobrzynskiL,etal.Acousticband-structureofperiodicelasticcomposites[J].PhysicalReviewLetters,1993,71(