多相材料声子晶体微结构的拓扑优化设计

作     者：吴明晨 赵铮 许卫锴 WU Ming-chen;ZHAO Zheng;XU Wei-kai

作者机构：中国船舶重工集团公司第七一三研究所郑州450015 南京理工大学能源与动力工程学院南京210094 沈阳航空航天大学辽宁省飞行器复合材料结构分析与仿真重点实验室沈阳110136 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2020年第20卷第33期

页      面：13547-13551页

学科分类：07[理学] 082403[工学-水声工程] 08[工学] 070206[理学-声学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(11302106) 辽宁省自然科学基金(2019-ZD-0229) 辽宁省教育厅基础研究项目(JYT19056) 

主　　题：声子晶体 拓扑优化 带隙性质 遗传算法 多相微结构 

摘      要：声子晶体的带隙特性可以通过调整其周期性的微结构来控制,具有很强的可设计性,因此在材料的隔振、隔声和滤波等领域具有潜在的应用价值。合理的控制材料的布局和比例,有望得到具有特殊带隙性质的复合材料。通过遗传算法和拓扑优化技术研究了二维三相声子晶体的优化设计,并给出了三个算例研究。结果表明:三相材料能够得到更好的隔振效果;对比两相材料,三相声子晶体能够进一步降低禁带频率,并得到更大的相对带宽。可见,利用进化算法进行多相声子晶体的拓扑优化设计是可行的。