可谐调磁流变声子晶体拓扑优化设计

作     者：梁宽 何经杰 贾智源 张晓鹏 Kuan Liang;Jingjie He;Zhiyuan Jia;Xiaopeng Zhang

作者机构：State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment Dalian University of Technology Dalian 116024 China 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant No.12102079) 

出 版 物：《Acta Mechanica Sinica》 (力学学报（英文版）)

年 卷 期：2022年第38卷第3期

页      码：94-106,I0003页

摘      要：由于可谐调声子晶体具有有效操纵声波和弹性波的能力,因此其设计和应用受到越来越多的关注.本文研究了由磁流变材料构成的声子晶体的拓扑优化设计,以打开声子晶体可调谐的宽禁带.其中,子晶体的带隙可谐调性是通过磁流变材料在不断改变的外加磁场下剪切模量的变化来实现的,代表声子晶体内双材料分布的伪单元密度被视为设计变量,并采用人工磁流变惩罚模型进行插值,提出了一种包络磁流变智能声子晶体带隙宽度和带隙可调范围极值的凝聚函数作为目标函数.在此背景下,对目标函数的灵敏度进行了分析,并用基于梯度的数学规划方法解决了优化问题.数值算例表明了该优化方法的有效性,优化结果在不同磁场下具有可谐调、稳定的宽带隙特性.本文还探讨了基于可谐调优化声子晶体的器件,该器件可以提供更宽的可谐调带隙范围.

主 题 词：声子晶体 凝聚函数 可调范围 磁流变材料 数学规划方法 目标函数 剪切模量 弹性波 

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程类] 07[理学] 070105[070105] 0701[理学-数学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1007/s10409-021-09076-5

馆 藏 号：203111646...