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摘要声波在我们日常生活当中的应用很广泛，理解它在各种媒介里的传播特性对我们来讲有很大的科研意义。颗粒链作为一种较新的物质体系，声波在它里面传播的特性还是比较前沿的课题。在本文我们将利用计算物理及分子动力学方法等研究孤立波在颗粒链的基本形式一文颗粒链中的传播特性。经过建立一个一文颗粒链模型，固定它的一侧，从另一侧模拟孤立波的传播，然后进行数值模拟和计算，提取入射波和反射波信息进行分析后，我们了解到固定端和球的杨氏模量之间的关系对孤立波反射的影响。也找出了一个变化临界系数Kc ，发现在临界值以上时反射波变化趋于稳定而且跟入射波相比变化不大，而低于临界值时反射波会发生较大变化。27501
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关键词 声波 颗粒链 孤立波 赫兹定律
毕业论文设计说明书外文摘要
Title The reflection of acoustic waves in granular chain
Abstract
Acoustic wave is widely used in our daily life, and it is very meaningful for us to understand its communication in various media. As a new material system, the particle chain is the characteristic of acoustic wave propagation in it.. In this paper, we will use computational physics and molecular dynamics to study a simple form of wave, which is the propagation of solitary wave in the particle chain of the basic form of one-dimensional particle chain. Through the establishment of a one-dimensional particle chain model, fixed it on the side, from the other side of the simulation of solitary waves propagation, and numerical simulation and calculation, extraction of incident wave and reflected wave information analysis, we know that the young's modulus between the fixed end and the ball in relation to lone standing wave reflection effects. Also found a critical change coefficient KC , found in critical values above reflected the changes tended to be stable and with the incident wave compared with little change, but lower than the critical value reflected wave will occur great changes.
Keywords Acoustic wave Granular chain solitary wave Hertz law
目 次
1 引言 3
1.1 颗粒物质概述 3
1.2 一文颗粒链概述 4
1.3 声波概述 6
1.4 研究现状 6
2 研究理论和方法 8
2.1 Hertz定律 8
2.2 颗粒运动方程 8
2.3 孤波碰撞 9
3 数值模拟 10
3.1 实验装置和模型 10
3.2 模拟步骤 10
3.3 验证模型 10
3.4 反射波数据分析 12
3.5 杨氏模量的变化对孤波的影响 14
3.6 速度变化分析和结论 18
结 论 20
致 谢 21
参考文献22
1 引言
1.1 颗粒物质概述
在我们所生活的世界当中颗粒物质算是存在的最多的物质了，也应该是最为人类所知道的物质形态之一。它是自然界中广泛存在的物质类型。我们平常所看到的或所用到的泥石、土壤、浮冰、沙滩，生活当中所吃的粮食、糖、盐，生产当中的煤炭、建材、矿石、化工品等都可以被视为颗粒物质。正是因为颗粒物质的广泛存在性和对人类生活生产息息相关，所以从上世纪九十年代初期以来，颗粒物质就逐渐变成了基础物理研究的热门学科之一。因为大量的颗粒组成的离散形态物质体系会具有特别的运动规律和性质，所以颗粒物质表现出了许多不同于液、固、气形态物质的奇特的运动规律和独特的特性。由于颗粒物质对我们的生活有着不可忽视的影响，所以对颗粒物质运动规律的了解会具有非常重要的科学意义和应用背景，导致近二十年来，对颗粒物质的研究逐渐成为了物理学研究中的一个活跃领域[1]。如下图：