搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

孤立波在一维复合颗粒链中传播特性的模拟研究

黄德财 陈伟中 杨安娜 孙敏 胡凤兰 赵敏

引用本文:
Citation:

孤立波在一维复合颗粒链中传播特性的模拟研究

黄德财, 陈伟中, 杨安娜, 孙敏, 胡凤兰, 赵敏

Simulation study on the propagation of solitary waves in a one-dimensional composite granular chain

Huang De-Cai, Chen Wei-Zhong, Yang An-Na, Sun Min, Hu Feng-Lan, Zhao Min
PDF
导出引用
  • 采用分子动力学方法模拟研究了孤立波在重轻颗粒相间排列的一维复合颗粒链中的传播特性. 结果发现,在轻重颗粒的质量比较大或较小时,散射作用较弱,颗粒的速度和孤立波的速度衰减较慢. 在轻重颗粒的质量比为中等时,散射作用较强,颗粒的速度和孤立波的速度衰减较快. 孤立波在通过重-轻颗粒界面时,存在有增速效应,可以提高孤立波的传播速度. 并且,轻重颗粒的质量比越小增速效应越强. 在散射作用和增速效应的共同作用下,改变轻重颗粒的质量比可以调控孤立波在重-轻颗粒链中的传播时间.
    The propagation of solitary wave in a one-dimensional composite granular chain with heavy and light particles by turns is investigated by using molecular dynamics simulation. Under the condition of larger or smaller mass ratio of light to heavy particles, scattering effect is weaker and both particle velocity and solitary wave velocity decay slowly. In the intermediate range of mass ratio, the scattering effect becomes stronger, resulting in a faster decay of particle velocity and solitary wave velocity. Moreover, effect of increasing velocity happens when teh solitary wave travels across the heavy-light interface, indicating that the solitary wave velocity is increased. Effect of increasing velocity is enhanced when the mass ratio of light to heavy particles decreases. Due to the combined action of scattering effect and the effect of increasing velocity, the traveling time of solitary waves can be modulated by altering the mass ratio of light to heavy particle.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10904070,10847146,11174145,11334005)和南京理工大学青年学者基金(批准号:200705)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10904070, 10847146, 11174145, 11334005), and the NUST Young Scholar Foundation (Grant No. 200705).
    [1]

    Nesterenko V F 1983 J. Appl. Mech. Tech. Phys. 5 733

    [2]
    [3]
    [4]

    Avalos E, Sun D K, Doney R L 2011 Phys. Rev. E 84 046610

    [5]
    [6]

    Hoogeboom C, Theocharis G, Kevrekidis P G 2010 Phys. Rev. E 82 061303

    [7]

    Chong C, Kevrekidis P G, Theocharis G, Daraio C 2013 Phys. Rev. E 87 042202

    [8]
    [9]
    [10]

    Nesterenko V F, Daraio C, Herbold E B, Jin S 2005 Phys. Rev Lett. 95 158702

    [11]
    [12]

    Boechler N, Theocharis G, Daraio C 2011 Nature Materials 10 665

    [13]
    [14]

    Nesterenko V F 2001 Dynamics of Heterogeneous Materials (New York: Springer-Verlag)

    [15]

    Coste C, Falcon E, Fauve S 1997 Phys. Rev. E 56 6104

    [16]
    [17]

    Herbold E B, Nesterenko V F 2013 Phys. Rev. Lett. 110 144101

    [18]
    [19]

    Takato Y, Sen S 2012 Eur. Phys. Lett. 100 24003

    [20]
    [21]
    [22]

    Daraio C, Nesterenko V F, Herbold E B, Jin S 2006 Phys. Rev. E 73 026610

    [23]
    [24]

    Szelengowicz I, Hasan M A, Starosvetsky Y, Vakakis A, Daraio C 2013 Phys. Rev. E 87 032204

    [25]
    [26]

    Daraio C, Nesterenko V F 2006 Phys. Rev. E 73 026612

    [27]
    [28]

    Daraio C, Nesterenko V F, Herbold E B, Jin S 2006 Phys. Rev. Lett. 96 058002

    [29]
    [30]

    Spadoni A, Daraio C 2010 PNAS 107 7230

    [31]
    [32]

    Molinari A, Daraio C 2009 Phys. Rev. E 80 056602

    [33]

    Nesterenko V F, Herbold E B 2007 Appl. Phys. Lett. 90 261902

    [34]
    [35]

    Wang P J, Xia J H, Li Y D, Liu C S 2007 Phys. Rev. E 76 041305

    [36]
    [37]

    Wang P J, Xia J H, Li Y D, Liu C S, Yan L 2011 Acta Phys. Sin. 60 014501 (in Chinese) [王平建, 夏继宏, 刘长松, 刘会, 闫龙 2011 物理学报 60 014501]

    [38]
    [39]
    [40]

    Vergara L 2005 Phys. Rev. Lett. 95 108002

    [41]

    Tichler A M, Gómez L R, Upadhyaya N, Campaman X, Nesterenko V F, Vitelli V 2013 Phys. Rev. Lett. 111 048001

    [42]
    [43]

    Harbola U, Rosas A, Epsosito M, Lindenberg K 2009 Phys. Rev. E 80 031303

    [44]
    [45]

    Harbola U, Rosas A, Romero A H, Epsosito M, Lindenberg K 2009 Phys. Rev. E 80 051302

    [46]
    [47]
    [48]

    Doney R L, Sen S 2005 Phys. Rev. E 72 041304

    [49]
    [50]

    Chen Q, Yang X Q, Zhao X Y, Wang Z H, and Zhao Y M 2013 Chin. Phys. B 22 014501

    [51]

    Kuwabara G, Kono K 1987 Jpn. J. Appl. Phys. Part. I 26 1230

    [52]
    [53]

    Schafer J, Dippel S, Wolf D E 1996 J. Phys. I France 6 5

    [54]
    [55]
    [56]

    Huang D C, Lu M, Sen S, Sun M, Feng Y D, Yang A N 2013 Eur. Phys. J. E 36 41

    [57]

    Huang D C, Lu M, Sun G, Feng Y D, Sun M, Wu H P, Deng K M 2012 Phys. Rev. E 85 031305

    [58]
    [59]
    [60]

    Huang D C, Feng Y D, Xie W M, Lu M, Wu H P, Hu F L, Deng K M 2012 Acta Phys. Sin. 61 124501 (in Chinese) [黄德财, 冯耀东, 解为梅, 陆明, 吴海平, 胡凤兰, 邓开明 2012 物理学报 61 124501]

  • [1]

    Nesterenko V F 1983 J. Appl. Mech. Tech. Phys. 5 733

    [2]
    [3]
    [4]

    Avalos E, Sun D K, Doney R L 2011 Phys. Rev. E 84 046610

    [5]
    [6]

    Hoogeboom C, Theocharis G, Kevrekidis P G 2010 Phys. Rev. E 82 061303

    [7]

    Chong C, Kevrekidis P G, Theocharis G, Daraio C 2013 Phys. Rev. E 87 042202

    [8]
    [9]
    [10]

    Nesterenko V F, Daraio C, Herbold E B, Jin S 2005 Phys. Rev Lett. 95 158702

    [11]
    [12]

    Boechler N, Theocharis G, Daraio C 2011 Nature Materials 10 665

    [13]
    [14]

    Nesterenko V F 2001 Dynamics of Heterogeneous Materials (New York: Springer-Verlag)

    [15]

    Coste C, Falcon E, Fauve S 1997 Phys. Rev. E 56 6104

    [16]
    [17]

    Herbold E B, Nesterenko V F 2013 Phys. Rev. Lett. 110 144101

    [18]
    [19]

    Takato Y, Sen S 2012 Eur. Phys. Lett. 100 24003

    [20]
    [21]
    [22]

    Daraio C, Nesterenko V F, Herbold E B, Jin S 2006 Phys. Rev. E 73 026610

    [23]
    [24]

    Szelengowicz I, Hasan M A, Starosvetsky Y, Vakakis A, Daraio C 2013 Phys. Rev. E 87 032204

    [25]
    [26]

    Daraio C, Nesterenko V F 2006 Phys. Rev. E 73 026612

    [27]
    [28]

    Daraio C, Nesterenko V F, Herbold E B, Jin S 2006 Phys. Rev. Lett. 96 058002

    [29]
    [30]

    Spadoni A, Daraio C 2010 PNAS 107 7230

    [31]
    [32]

    Molinari A, Daraio C 2009 Phys. Rev. E 80 056602

    [33]

    Nesterenko V F, Herbold E B 2007 Appl. Phys. Lett. 90 261902

    [34]
    [35]

    Wang P J, Xia J H, Li Y D, Liu C S 2007 Phys. Rev. E 76 041305

    [36]
    [37]

    Wang P J, Xia J H, Li Y D, Liu C S, Yan L 2011 Acta Phys. Sin. 60 014501 (in Chinese) [王平建, 夏继宏, 刘长松, 刘会, 闫龙 2011 物理学报 60 014501]

    [38]
    [39]
    [40]

    Vergara L 2005 Phys. Rev. Lett. 95 108002

    [41]

    Tichler A M, Gómez L R, Upadhyaya N, Campaman X, Nesterenko V F, Vitelli V 2013 Phys. Rev. Lett. 111 048001

    [42]
    [43]

    Harbola U, Rosas A, Epsosito M, Lindenberg K 2009 Phys. Rev. E 80 031303

    [44]
    [45]

    Harbola U, Rosas A, Romero A H, Epsosito M, Lindenberg K 2009 Phys. Rev. E 80 051302

    [46]
    [47]
    [48]

    Doney R L, Sen S 2005 Phys. Rev. E 72 041304

    [49]
    [50]

    Chen Q, Yang X Q, Zhao X Y, Wang Z H, and Zhao Y M 2013 Chin. Phys. B 22 014501

    [51]

    Kuwabara G, Kono K 1987 Jpn. J. Appl. Phys. Part. I 26 1230

    [52]
    [53]

    Schafer J, Dippel S, Wolf D E 1996 J. Phys. I France 6 5

    [54]
    [55]
    [56]

    Huang D C, Lu M, Sen S, Sun M, Feng Y D, Yang A N 2013 Eur. Phys. J. E 36 41

    [57]

    Huang D C, Lu M, Sun G, Feng Y D, Sun M, Wu H P, Deng K M 2012 Phys. Rev. E 85 031305

    [58]
    [59]
    [60]

    Huang D C, Feng Y D, Xie W M, Lu M, Wu H P, Hu F L, Deng K M 2012 Acta Phys. Sin. 61 124501 (in Chinese) [黄德财, 冯耀东, 解为梅, 陆明, 吴海平, 胡凤兰, 邓开明 2012 物理学报 61 124501]

  • [1] 李敏, 王博婷, 许韬, 水涓涓. 四阶色散非线性薛定谔方程的明暗孤立波和怪波的形成机制. 物理学报, 2020, 69(1): 010502. doi: 10.7498/aps.69.20191384
    [2] 那仁满都拉. 微结构固体中的孤立波及其存在条件. 物理学报, 2014, 63(19): 194301. doi: 10.7498/aps.63.194301
    [3] 刘娜娜, 孙建林, 夏垒, 曾颖峰. 缓蚀剂在铜表面吸附行为的研究. 物理学报, 2013, 62(20): 203102. doi: 10.7498/aps.62.203102
    [4] 郭龙婷, 孙继忠, 黄艳, 刘升光, 王德真. 低能氢粒子沿不同角度轰击钨(001)表面的反射概率及入射深度分布的分子动力学研究. 物理学报, 2013, 62(22): 227901. doi: 10.7498/aps.62.227901
    [5] 孙继忠, 张治海, 刘升光, 王德真. 载能氢同位素原子与石墨(001)面碰撞的分子动力学研究. 物理学报, 2012, 61(5): 055201. doi: 10.7498/aps.61.055201
    [6] 张治海, 孙继忠, 刘升光, 王德真. 载能氢原子与石墨(001)面碰撞过程中的能量传递行为的分子动力学研究. 物理学报, 2012, 61(4): 047901. doi: 10.7498/aps.61.047901
    [7] 李守阳, 孙继忠, 张治海, 刘升光, 王德真. 单空位缺陷对载能氢原子与石墨层间碰撞的能量交换的影响的分子动力学研究. 物理学报, 2011, 60(5): 057901. doi: 10.7498/aps.60.057901
    [8] 余波, 应阳君, 许海波. 中子半影成像的两种非线性重建方法研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5351-5357. doi: 10.7498/aps.59.5351
    [9] 那仁满都拉, 韩元春. 非均匀圆柱壳中非线性波传播模型的同伦分析解法. 物理学报, 2010, 59(5): 2942-2947. doi: 10.7498/aps.59.2942
    [10] 莫嘉琪, 陈贤峰. 一类非线性扰动Nizhnik-Novikov-Veselov系统的孤立波近似解析解. 物理学报, 2010, 59(5): 2919-2923. doi: 10.7498/aps.59.2919
    [11] 莫嘉琪, 陈贤峰. 一类广义非线性扰动色散方程孤立波的近似解. 物理学报, 2010, 59(3): 1403-1408. doi: 10.7498/aps.59.1403
    [12] 满达夫, 那仁满都拉. 具有能量输入/输出的固体层中孤立波的传播及相互作用特性. 物理学报, 2010, 59(1): 60-66. doi: 10.7498/aps.59.60
    [13] 韩同伟, 贺鹏飞. 石墨烯弛豫性能的分子动力学模拟. 物理学报, 2010, 59(5): 3408-3413. doi: 10.7498/aps.59.3408
    [14] 温晓会, 章林溪. 打结高分子链穿孔行为的研究. 物理学报, 2010, 59(10): 7404-7409. doi: 10.7498/aps.59.7404
    [15] 朱亚波, 鲍振, 蔡存金, 杨玉杰. 模拟研究碳纳米管的热稳定性质. 物理学报, 2009, 58(11): 7833-7837. doi: 10.7498/aps.58.7833
    [16] 李宝兴, 叶美英, 褚巧燕, 俞 健. 玻璃微流控芯片表面改性的微观机理研究. 物理学报, 2007, 56(6): 3446-3452. doi: 10.7498/aps.56.3446
    [17] 袁剑辉, 程玉民. 单壁碳纳米管杨氏模量的掺杂效应. 物理学报, 2007, 56(8): 4810-4816. doi: 10.7498/aps.56.4810
    [18] 朱海平, 郑春龙. (2+1)维广义Nizhnik-Novikov-Veselov系统的新严格解和复合波激发. 物理学报, 2006, 55(10): 4999-5006. doi: 10.7498/aps.55.4999
    [19] 张介秋, 梁昌洪, 王耕国, 朱家珍. 阿尔芬高斯波包演化为阿尔芬孤波的条件及阿尔芬波的调制不稳定性判据. 物理学报, 2003, 52(4): 890-895. doi: 10.7498/aps.52.890
    [20] 王登龙, 颜晓红, 唐 翌. 考虑次近邻相互作用下一维单原子链中的孤立波. 物理学报, 2000, 49(9): 1736-1740. doi: 10.7498/aps.49.1736
计量
  • 文章访问数:  2922
  • PDF下载量:  470
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-02-17
  • 修回日期:  2014-03-04
  • 刊出日期:  2014-08-05

孤立波在一维复合颗粒链中传播特性的模拟研究

  • 1. 南京理工大学应用物理系, 南京 210094;
  • 2. 南京大学声学研究所, 近代声学教育部重点实验室, 南京 210093;
  • 3. 合肥师范学院物理与电子工程系, 合肥 230601
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10904070,10847146,11174145,11334005)和南京理工大学青年学者基金(批准号:200705)资助的课题.

摘要: 采用分子动力学方法模拟研究了孤立波在重轻颗粒相间排列的一维复合颗粒链中的传播特性. 结果发现,在轻重颗粒的质量比较大或较小时,散射作用较弱,颗粒的速度和孤立波的速度衰减较慢. 在轻重颗粒的质量比为中等时,散射作用较强,颗粒的速度和孤立波的速度衰减较快. 孤立波在通过重-轻颗粒界面时,存在有增速效应,可以提高孤立波的传播速度. 并且,轻重颗粒的质量比越小增速效应越强. 在散射作用和增速效应的共同作用下,改变轻重颗粒的质量比可以调控孤立波在重-轻颗粒链中的传播时间.

English Abstract

参考文献 (60)

目录

    /

    返回文章
    返回