[发明专利]一种基于拓扑优化的宽频超材料吸波体的结构优化方法及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于拓扑优化的宽频超材料吸波体的结构优化方法及其制备方法，涉及拓扑优化计算方法，方案为：检测吸波材料电磁参数和结构参数，转换结构参数为二进制编码；输入电磁参数和编码；仿真，取得反射衰减与波频率曲线，记为原始种群个体适应度；对编码用遗传算法运算，生成新二进制编码，记为子代种群；重复上述步骤得到新曲线，记为子代种群个体适应度；比较原始种群个体适应度和子代种群对应个体适应度；选择合适个体，在把这些个体数据组成新原始种群，重复上述步骤，直到原始种群和子代种群适应度没变化为止，得到结构优化的宽频超材料吸波体结构。利用本发明方法涉及的超材料，比原有的吸波剂和超材料，有效带宽扩大一倍左右。

主权项

1.一种基于拓扑优化的宽频超材料吸波体的结构优化方法，其特征在于：包括以下步骤：1)检测吸波材料的介电常数和磁导率；2)设计一种由上层为小柱体，下层为平板的一种结构单元体，这种结构单元体作为超材料吸波体的周期性单元；3)根据拓扑理论和电磁波极化特征，周期性单元的每一个上层小柱体进一步划分为两个以上更小的柱体组成；同时，这些更小的柱体，以周期性单元的Z轴为四次对称轴；4)随机生成这些更小的柱体的长宽高和下层平板的长宽高，进行10进制到2进制的转换，得到结构的二进制编码，保存，记为个体，N个个体组成原始种群，N为正整数；5)通过API接口，输入所得材料的介电常数、磁导率和原始种群数据；6)把原始种群数据中的二进制编码解码，构建相应的结构，把材料的介电常数的磁导率导入到相应的构建结构的材料属性中，进行仿真，取得各个个体反射衰减与波频率的曲线；7)把各个个体反射衰减与波频率的曲线记为原始种群的不同个体的适应度；8)对原始种群数据，应用遗传算法进行选择、交叉、变异操作，生成新的结构参数的二进制编码，记为子代种群；9)重复5)‑7)步，保存曲线，记为子代种群的不同个体的适应度；10)比较原始种群的不同个体的适应度和子代种群的对应个体的适应度；11)选择波频率1‑18GHz,反射衰减<‑10dB的最宽的吸波频带的个体，在把这些个体的数据组成新的原始种群，进行5)‑10)步，直到原始种群和子代种群的适应度没变化为止；此时的原始种群数据为结构优化的宽频超材料吸波体的结构数据，对该数据二进制编码解码，构建相应的结构，即为结构优化的宽频超材料吸波体的结构。