基于深度学习弹性超材料带隙逆向设计研究

作     者：岳朋 张建刚 邱克鹏 骆越 Yue Peng;Zhang Jiangang;Qiu Kepeng;Luo Yue

作者机构：西北工业大学机电学院陕西省空天结构技术重点实验室西安710072 

基　　金：国家自然科学基金(11772258) 陕西省自然科学基础研究计划(2024 JC-ZDXM-02)资助项目 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2025年第57卷第1期

页      码：103-115页

摘      要：弹性超材料是一种具有超常力学和声学性能的人工微结构,具备独特的带隙特性,通过对其带隙的动态调控设计,可以满足航空航天领域中重大装备对减振降噪性能的特定需求.文章基于深度学习开展弹性超材料带隙的逆向设计技术研究.首先,利用深度学习模型在图像处理方面的优势,以像素图像的形式表示单胞结构并将其转换为像素数据,基于参数化曲线描述和膨胀函数运算生成样本构型,并结合两种方法的优缺点,快速生成大量具备带隙特征、多样性好的样本数据;其次,采用条件生成对抗网络进行弹性超材料结构逆向设计,将色散曲线作为样本条件,并利用PatchGAN判别器关注图像区域的误差细节,提升网络对图像细节的处理能力,同时引入新的误差评估标准,提高误差评估的精确度;最后,开展弹性超材料带隙的逆向设计,包括带隙的拓宽、生成和扩增等,通过数值计算得到逆向生成结构的频率响应曲线,结果显示逆向设计弹性超材料弹性波衰减范围与给定带隙区域吻合,验证了逆向设计技术的可靠性,为弹性超材料主动带隙调控提供了一种有效的设计方法.

主 题 词：弹性超材料 带隙分析 深度学习 逆向设计 误差评估 

学科分类：12[管理学] 083002[083002] 1204[管理学-公共管理类] 120402[120402] 0830[工学-生物工程类] 08[工学] 0837[0837] 

核心收录：

D　O　I：10.6052/0459-1879-24-379

馆 藏 号：203156862...