基于有限元方法的MATLAB声波传播仿真工具箱

资 源 简 介

本MATLAB项目实现固体介质中声波传播的有限元仿真，支持多种边界条件设置和材料参数自定义，提供时域/频域分析和波场可视化功能，适用于声学研究和工程应用。

详 情 说 明

基于有限元方法的固体介质声波传播仿真系统

项目介绍

本项目采用有限元分析法与时域差分算法，实现了声波在弹性固体媒质中传播过程的数值仿真。系统能够模拟多种边界条件下的声波传播特性，提供时域和频域的完整分析功能，并支持波场动态可视化，为声波传播机理研究和工程应用提供有效的数值模拟工具。

功能特性

• 多物理场仿真：模拟声波在弹性固体中的传播过程，支持位移场和声压场分析
• 边界条件灵活设置：支持自由边界、固定边界和吸收边界条件配置
• 多维度分析：提供二维和三维声波传播仿真能力
• 声源类型丰富：支持点声源、线声源等多种激发方式，可自定义激励信号
• 材料参数自定义：允许用户设置密度、弹性模量、泊松比等材料属性
• 多维度输出：生成时域波形、波场分布图、传播动画和频域分析结果
• 专业分析报告：自动计算最大声压、传播速度、能量衰减等关键参数

使用方法

1. 准备输入数据：

- 准备网格划分文件（.mat格式） - 配置材料参数矩阵（密度、弹性模量、泊松比） - 设置声源参数（位置、激励类型、频率） - 定义仿真参数（时间步长、空间步长、时长） - 指定边界条件类型矩阵

1. 运行仿真：

- 执行主程序启动仿真计算 - 系统自动进行时域差分求解和有限元分析

1. 查看结果：

- 查看各监测点的时域波形曲线 - 观察特定时刻的波场分布云图 - 播放声波传播动态视频（.avi格式） - 分析频域响应和衰减特性 - 获取数值分析报告

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11，Linux，macOS
• 运行环境：MATLAB R2020a或更高版本
• 内存要求：≥8GB RAM（三维仿真推荐≥16GB）
• 存储空间：≥2GB可用空间
• 图形显示：支持OpenGL的显卡（用于可视化功能）

文件说明

主程序文件整合了系统的核心仿真流程，实现了从模型导入、参数配置到结果输出的完整功能链。具体包含网格数据读取与预处理、材料属性分配、边界条件施加、时域差分求解器执行、波动方程数值计算、波场数据实时存储、多维度结果可视化生成以及频域特征分析等关键模块。该文件通过协调各算法模块的工作流程，确保仿真计算的准确性和效率，最终输出完整的声波传播分析结果。