基于有限元法的波导主模特性分析

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基于Ansoft HFSS的矩形波导可视化教学

参考文献：
［］高翠云，１汪莉丽．利用Ｍａａｔｂ进行电磁学计算及可视化教学ｌ［］Ｊ．南京：电气电子教学学报，０６２（）９－２２０，８２：０９［吕秀丽等．基于Ｍａｌｂ的矩形波导场分布仿真实验研究［］２］ｔａＪ．北京：实验技术与管理，００，７３７－７２１２（）：４７
参考文献：
Ｅｉ胡翔骏．ｌ电路基础［．Ｍ］北京：高等教育出版社．０９２０［］张新喜，２许军，王新忠等．ｈｓ１Ｍｕｉｍ０电路仿真及应用［．ｉＭ］北
［］崔３建明陈惠英，中．电路与电子技术的Ｍｕｔｉ００仿温卫１ｍ１．ｉ
Ｔ和Ｔ模具有相同的截止频率，者称为简并ＥＭ两模式。在矩形波导的导行模式中，有最低截止频具
习起来比较困难。本文通过ＨＳＦＳ仿真实现了矩形波导的可视化教学，抽象的电磁场概念形象化有将
ＡｂｔａｔｎｔｉｐｐｒｉａｅｃｉｇｏｃａｇｌｒｗｖｇｉｅｉｒａｉｄｂｓｎＳｉｌｔｎｓｒｃ：Ｉｈｓａｅ，ｖｓｌｔａｈｎｆｒｔｎｕａａｅｄｓｅｌｅｙｕｉｇＨＦＳｓｍｕａｉ．Ｔｅｆｌｕｅｕｚｏｈｅｄｉｄｓｂｔｎｉｍｐｉｄｎｅｔｒｆｒｆｓｖｒｏｏｄｒｍｏｅｒｒｐｉａｌｅｒｓｎｅ．Ｔｅｃｔｆｉｔｕｉｓｗｔａｌｕｅａｄｖｃｏｏｍｓｏｅｅａｌｗ－ｒｅｄｓａｅｇａｈｃｌｒｐｅｅｔｄｉｒｏｈｔｌｙｈｕｏｆｆｑｅｃｆｈｏｏｄｒｍｏｅｎｒｃａｇｌｒｗａｅｕｄｎｙｅｔｉｌｔｎ，ａｄｔｅｃｒｅｔｉｔｂ — ｒｕｎｙｏｅｌｗ— ｒｅｄｓｉｅｔｎｕａｖｇｉｅｉａａｚｄｗｉｓｅｔｓｌｈｍｕａｉｏｎｈｕｒｎｓｉｕｄｒｔｎｏｈｎｅｌｏｅｗａｅｕｄｐｒｔｇａｈｏｎｎｄｓａｓｉｌｔｄｎａｄｔｎ，ｓｍｅｏｈｒｉｎｔｅｉｎｒｗａｌｆｔｖｇｉｅｏｅａｉｔｔｅｄｍｉａｔｏｈｎｍｏｅｉｌｏｓｍｕａｅ．ＩｄｉｏｉｏｔｅｒｌｔｄｐｙｉａｕｎｉｅｅｇａｈｃｌｅｒｓｎｅｒａｃｌｔｄｅｌｙｎｈｏｒｌｄｔｒｃｓｉｇｆｎｔｎｅａｅｈｓｃｑａｔｉｓａｒｐｉａｌｒｐｅｅｔｄｏｌｕａｅｍｐｏｉｇｔｅｐｗｅｆａａｐｏｅｓｎｕｃｉｌｔｒｙｃｕｏｏｓｆＨＦＳＡｑａｉｅｅｃｉｇｉａｈｅｅｙｍｅｎｆｖｓａｉｉｇｔｅａｓｒｃｏｃｐｓｆＡｎｏＳ．ｕｆｄｔａｈｎｓｃｉｖｄｂａｓｏｉｕｌｎｂｔｔｎｅｔ．ｉｌｉｚｈａｃＫｅｗｏｄ：ｒｃａｇｌｒｖｇｉｅ；ｖｓａａｈｎ；ｈｇｒｑｅｃｉｌｔｒｓｕｔｒ；ｓｍｕａｉｎｙｒｓｅｔｎａｅｕｄｕｗａｉｌｔｃｉｇｉｈｆｕｎｙｓｕｅｅｍｕａｏｔｃｕｅｉｌｔｒｏ

雷达波导件塑性成形工艺分析及有限元数值模拟

时，稳定变形区逐步消失，导致挤压力急剧上升，此时如继续下压将会对试件、模具和设备带来不利的影响。
Ｏ
似，是一个难变形区。坯料的下端面受凹模的摩擦阻
力，因而变形也极小，是个难变形区。在上、下难变也
形区之间的金属，在上、下难变形区的作用和周围模壁
１化学成分分析．
根据用户提供的化学成分标准，实际产品的成分能
够满足用户要求，化学成分对比见表１。
表１标准成分与产品成分对比
合金元素ＣＳｉＭｎＰＳＮｉＣｒＣｕＭＯ（）％
Ｈ
标准成分０４．０—０４０２．５．０～０３０５～０８ ≤００ ≤００５．７．０．０．２．１试样１试样２０４．０
０．０４
０．０～１２ ≤２００１９．０．．５～０２ ≤１５ｐ．５．ｐｍ１０．８
１１．０
０２．９
０．９２
０６．３
０．３６
００ｌ０．０００．ｌ０４．９００３０００００．ｌ．ｌ．９
０１．００１．２
０２．０
０．０２
０７ｐ．ｐｍ０６ｐｍ．９ｐ
０４．０
０．３４
０２．９
０．７２
０．６６
０．２６
１０．６
１０．８
０２．０
０．ｌ２
表２力学性能检验结果
／ＰＭａ条件要求
≥１８００
ｌ８ｌ０ｌ８ｌ０ｌ７１０ｌ７１０ｌ４１０ｌ４１０ｌ４１０ｌ７１０

波导超表面有限元方法

波导超表面有限元方法哎呀，说起波导超表面有限元方法，这玩意儿听起来就挺高大上的，但别急，让我给你慢慢道来，咱们用大白话聊聊这事儿。

首先，咱们得先搞清楚，啥是波导超表面。

这玩意儿，简单来说，就是那种能让光波按照我们的想法走的神奇材料。

就像你小时候玩的弹珠，你一弹，它就按照你设定的轨迹滚，波导超表面就是让光波按照我们设定的轨迹走。

然后，有限元方法，这个就更有意思了。

想象一下，你手里有一块大巧克力，你想要把它分成小块，每块都是规则的形状，这样吃起来方便，也容易计算每块有多少卡路里。

有限元方法就是这么个意思，它把复杂的波导超表面问题，分解成一块块小问题，然后逐个解决。

好了，现在咱们来聊聊我亲身经历的一件事儿。

记得那是一个阳光明媚的下午，我在实验室里，对着电脑屏幕，眼睛都快看瞎了。

我正在研究一个波导超表面的模型，这玩意儿可不简单，你得用有限元方法来模拟它的光波传播。

我先得把波导超表面设计成一块块小单元，这就像是把巧克力切成一小块一小块的。

然后，我得给每个小单元设定一些参数，比如它的折射率啊，厚度啊，这些参数就像是巧克力块的口味和大小。

接下来，就是最费脑子的部分了。

我得用有限元方法来计算这些小单元之间的相互作用。

这就像是你得计算每块巧克力之间的热量传递，确保它们不会融化在一起。

我记得那天，我坐在电脑前，眼睛盯着屏幕，手指在键盘上飞快地敲击。

我得输入一大堆数据，然后运行模拟程序。

程序一跑起来，电脑就开始“嗡嗡”地响，像是在告诉我：“哥们儿，我这可是在卖力工作呢！”几个小时后，模拟结果出来了。

我看着屏幕上那些复杂的波形图，心里那个激动啊。

你看，这些波形图就像是光波在波导超表面上跳舞，它们按照我们设定的路径，一跳一跳的，特别有规律。

最后，我把这些结果整理成报告，交给了导师。

导师看了之后，点了点头，说：“不错，小伙子，你这有限元方法用得挺溜的嘛！”我听了，心里那个美啊，就像小时候得了小红花一样。

所以，你看，波导超表面有限元方法，听起来挺复杂的，但其实，它就像是我们生活中的一些小事儿，只要你耐心去琢磨，去实践，总能发现其中的趣味和奥秘。

基于有限元分析的深度塑性变形技术研究进展

基于有限元分析的深度塑性变形技术研究进展刘帅;彭必友;孙鹏飞;周超;羊凡【摘要】It is very important to research severe plastic deformation (SPD) techniques, which can make material produce ultra-fine-grain organizations and improve the properties of the material significantly. In recent years, SPD became a hot spot in research. In this paper, principles, characters, applications and development of SPD techniques were introduced and the simulation and parameter optimization process of SPD by using the finite element method were summarized. The existing problems and development prospects of SPD were also presented.%介绍了几种深度塑性变形工艺的工作原理、特点及发展状况,综述了有限元分析技术对深度塑性变形过程的模拟和对其工艺参数的优化,概述当前有限元法在模拟深度塑性变形过程中的应用和重大作用,并指出其存在问题和发展前景.【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(031)002【总页数】7页(P106-112)【关键词】深度塑性变形;有限元分析;等径角挤压;高压扭转【作者】刘帅;彭必友;孙鹏飞;周超;羊凡【作者单位】西华大学材料科学与工程学院四川成都610039;西华大学材料科学与工程学院四川成都610039;西华大学材料科学与工程学院四川成都610039;西华大学材料科学与工程学院四川成都610039;西华大学材料科学与工程学院四川成都610039【正文语种】中文【中图分类】TG146.1;TG376材料是人类赖以生存和发展的物质基础，随着各行业的飞速发展，对材料性能的要求越来越高。

MATLAB有限元法求矩形波导前十个本征模的传播常数

MATLAB有限元法求矩形波导前十个本征模的传播常数本文将介绍如何使用MATLAB有限元法求解矩形波导的本征模传播常数，并展示前十个本征模的计算结果。

这将有助于理解矩形波导的基本性质和应用。

矩形波导是一种常见的微波传输线，用于将高频信号从一个点传输到另一个点。

为了使信号的传输更加稳定和可靠，矩形波导需要满足一些特定的条件，其中之一就是要求在波导中只传输特定的波模式，即本征模。

因此，矩形波导的本征模传播常数是重要的物理量。

在MATLAB中，可以使用有限元法求解矩形波导的本征模传播常数。

下面将介绍具体的计算步骤。

首先，我们需要定义矩形波导的几何参数，包括宽度W、高度H、长度L以及介质常数εr。

在本文中，我们取W=20mm，H=10mm，L=50mm，εr=2.2。

```matlabW = 20e-3; % 宽度H = 10e-3; % 高度L = 50e-3; % 长度eps_r = 2.2; % 介质常数```其次，我们需要定义模型中的节点数和单元数。

通常情况下，节点数和单元数越多，计算结果越精确，但计算时间也会更长。

在本文中，我们取每个方向上的节点数为20，总节点数为400，总单元数为342。

```matlabnx = 20; % x方向上的节点数ny = 20; % y方向上的节点数n = nx * ny; % 节点总数n_el = 4; % 每个单元的节点数nel = (nx-1)*(ny-1); % 单元总数```然后，我们可以生成节点的坐标和单元的连接关系矩阵。

具体实现方法可以参考MATLAB官方文档中“PDE 模型和几何对象构建”一章。

```matlabmodel = createpde();%% 创建矩形波导gd = [3 4 4 0 0 2 H H 0 W W 0]';sf = 'R1';ns = char('R1');ns = ns';g = decsg(gd,sf,ns);geometryFromEdges(model,g);%% 生成节点坐标和单元连接关系[p,e,t] = initmesh(g,'Hmax',0.005); % Hmax为最大单元边长```节点坐标和单元连接关系矩阵的生成将自动对模型进行离散化。

基于有限元法建模的模板和混凝土梁计算分析

形式见图１。
２．．模型的自动生成１３
由于模板和混凝土梁结构上完全对称，在建模时先建立一半
模型，划分单元，然后通过ＶＳＭＭ命令镜像生成另一半＿，Ｙ４并用ＪＮＵＭＭＲＧ操作合并对称轴上的多余节点和关键点，使两部分连
板是由边肋、板、耳面板和纵肋等各种型钢焊接而成，复杂，结构
模板采用钢板焊成异型工字钢作为横肋，纵肋外模系统由底模、腹模、翼模、调支撑系组成，可底模通过可且板上有连接孔，面板采用６Ｉｍ厚的钢板。整个组成部分要进ＥＴ调支撑系支撑在底模横梁上，腹模、翼模通过可调支撑系支撑在使用轻型工字钢，换算出均匀材质时的密度。底模、腹模、翼模、混凝承重钢箱梁上。模板由面板及骨架组焊而成，每块模板在横向和行密度计算，土梁、端模、内模以及撑杆的具体尺寸和结构不同，因此密度也各纵向都有螺栓连接，而可调支撑系是用来支撑模板和调节模板，泊松比和弹性模量都包含在程序中。把模板承受的力通过底模横梁传给主框架结构，外模系统的支撑异。各部分密度、
１Ｄｚ２ｇ０Ｓ）ｘ３／０（Ｔ移动模架简介ｕＪ
ｉｋ８模内模板和混凝土梁采用Ｓｌ４（－－ｏｄ５３Ｄ实ｉ郑州大方桥梁有限公司的ＤＺ２９０Ｓ＂下承自行式移动用Ｌｎ８单元模拟；１、Ｘ３／０（ｑ）体单元）模拟。模架系针对铁路客运专线双线整孔桥梁施工而设计，下行式结为．．构，够自行倒装支撑托架。该模架主要由主框架总成、模系２１２定义单元实常数能外单元类型的实常数是根据所选的单元类型而定的。由于模统、内模系统、支腿、辅助支腿、辅助支腿、辅助支腿、主前中后电气液压系统及辅助设施等部分组成。

介质波导有限元分析的开题报告

光子带隙金属/介质波导有限元分析的开题报告题目：光子带隙金属/介质波导有限元分析摘要：本文提出了一种基于有限元分析方法的光子带隙金属/介质波导模型，可以用于光电器件的设计与优化。

该模型采用了三维有限元方法来求解波导中的电磁场分布，并结合Bloch定理来计算光子带隙。

同时，还考虑了金属的电导率与介电常数等参数的影响，并对模型进行了验证。

关键词：光子带隙，金属/介质波导，有限元分析引言：光子晶体是一种具有周期性结构的介质材料，其中的物理性质与其周期相联系。

这种结构具有广泛的应用前景，例如，在光电子器件、光通信等领域中，它可以用于光源、光开关、激光器等器件的设计。

而其中最重要的性质之一就是光子带隙。

与电子带隙类似，光子带隙是指某一频率范围内无法传播光的现象。

利用光子带隙的特性，可以构造各种光学器件，例如波导、滤波器、反射器、分束器等。

然而，在实际应用中，光子晶体的制作难度很大，因为其周期性结构通常需要与纳米级别相对应。

因此，人们提出了一种称为光子带隙金属/介质波导的结构，它是在介质波导中加入金属条纹以实现光子带隙的。

该结构通过周期性地改变金属条纹的宽度和间距来实现对光子带隙的调节。

与传统的光子晶体相比，该结构制造起来更加容易，因此具有实用价值。

在本文中，我们将利用有限元分析方法构建光子带隙金属/介质波导模型，并研究其相关特性和性能。

一方面，我们将利用三维有限元方法计算波导中的电磁场分布，另一方面，通过Bloch定理来计算光子带隙。

最后，我们还将考虑金属的电导率和介电常数等因素，并对模型进行验证。

主要内容：1. 光子带隙金属/介质波导的模型构建本文模型采用三维有限元分析方法来求解波导中的电磁场分布，并结合Bloch定理来计算光子带隙。

对波导的宽度和高度进行定义，对金属条纹的宽度和间距进行定义，确定单位胞的排布方式。

通过这些定义，可以构建出一个光子带隙金属/介质波导的三维结构模型。

2. 光子带隙的计算利用Bloch定理，我们可以计算出波导中的光子带隙。

波导分析方法与BPM

波导分析方法与BPM随着光波导器件及各类半导体光电子器件的发展，人们对理解光波在诸如光波导、光纤等光电子器件中的行为，成功设计光电子器件，了解光电子器件的光学性能的要求越来越迫切。

在做波导器件的光波模式和传输特性的分析时，要从电磁波理论出发，通过求解波动方程得到结果。

随着器件设计的复杂化，以及非均匀、非线性、各向异性等材料在光电子器件中的应用，用解析的方法精确求解Maxwell方程组在此类器件中已难以实现。

即便有时在对器件做出一定的简化之后，可以得到近似解析解，但这种近似解析解并不能对器件的设计及性能分析提供足够的理论依据。

因此，用数值方法对Maxwell方程组进行精确求解就变得势在必行[1]。

事实上，计算机数值模拟已正在逐渐成为新型光波导器件性能分析及优化设计所必不可缺的一个技术环节。

光波导已经广泛的应用于集成光学中，为了计算波导中的光强分布，了解电磁波是如何通过波导的，必须求解Maxwell 方程组。

然而只有在波导结构极其简单的情况下才有解析解，在大多数情况下只有得到近似的数值解。

因此数值方法是研究波导的一种最有效的方法。

目前已经有很多种光波导的分析与设计方法，常用的有：有限元法(FEM)、有限差分法(FDM)、有限时域差分法(FD-TDM)、光束传播法(BPM)、有效折射率法、傅里叶展开法等。

这些方法中光束传播法是目前应用较为广泛的数值方法之一。

光束传播法（Beam Propagation Method，BPM）最早由Feit和Fleck于1977提出[2]，后来将光束传播法应用于计算波导中的光传输中。

经过光束传播法的不断改进与发展，它现在己经成为光波导分析中最常用的算法之一。

BPM法是从亥姆霍兹(Helmholtz)方程出发，在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样。

Helmholtz方程是波动方程是Maxwell方程在特定条件下的特殊形式，是在某一频率下的特定方程，是一个二阶的非线性偏微分方程。

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基于有限元法的波导主模特性分析
兰州交通大学自动化与电气工程学院　赵　霞
[摘　要]本文使用M A TLAB中的偏微分方程工具箱,用有限元法分析了单脊波导及平行四边形波导的主模截止波长及单模工作带宽,给出了单脊波导不同尺寸下及平行四边形波导不同倾斜角度时的截止波长曲线及单模带宽曲线,这些数据将为微波器件及系统分析提供参考。

[关键词]有限元　脊波导　平行四边形波导　截止波长　单模带宽
(上接第5页)和市场渠道。

在选择特殊的专业化设计和与竞争车队开诚布公地分享技术和信息而实现技术的统一上,往往前者更加受到青睐。

尽管车队为了维持自己的特殊优势会千方百计的避免知识外流和自己特有技术被“区域化”,但是他们的优势信息和技术还是会被各种渠道所分散。

比方说,在科技控制这方面就存在着巨大漏洞,一个赛车手决定离开车队的时候,他就会被终止一切的私人训练和测试。

但是事实上,这个车手真正离开的时间往往要等到本赛季结束开始新的赛季和新的技术测试等等。

不难想象,这个车手已经知道了所有本赛季和新赛季的相关细节,进而很难保证他不把相关细节透露给新的雇佣车队。

光电子产业这个研究充分说明了商业交叉形式:多样化终端市场;最终产品复杂技术的有效结合;和国际所有制的形成[1]。

这个特点也被其他高科技产业比方说电子计算机和生物科技产业所具备。

由此我们可以说,光电子产业是一个非常具有代表性的产业。

H endry(2000)的研究也说明美国光电产业集群内的大公司往往更加乐意与其他集群成员进行贸易联系而不是知识分享。

不管怎么说,即使是塞车产业之中企业间的相互学习是多么少,但是这种学习依然存在并没有消失。

小结
产业集群作为一种新的组织形式越来越受到研究者和政策制定者的关注。

在我们认识和研究产业集群时,应该避免经验主义错误。

不同的产业往往都具备自己的特殊的属性,由此导致它们在集群式发展过程中具有特殊的表现形式。

这些产业集群的特殊表现形式应该为我们特别是我们相关政府部门制定产业政策时给予特别关注。

参考文献
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