基于形状记忆合金声子晶体的带隙优化设计

摘要：

声子晶体是一种具有声子带隙的周期性结构,通过对其带隙的动态调控设计,进而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.文章在声子晶体的带隙设计中,引入智能材料,采用拓扑优化方法,开展多功能声子晶体带隙动态调控设计.首先采用有限元方法分析声子晶体的带隙性能,并建立形状记忆合金的温度本构关系模型;其次基于变密度法的拓扑优化方法,在满足特定体分比及强度约束、保证声子晶体单胞之间的连接性约束条件下,以相对带隙最大化为目标函数建立声子晶体带隙设计优化模型;最后根据改进的材料插值模型,分析求解设计灵敏度,采用移动渐进法开展多功能声子晶体带隙结构的拓扑优化设计.优化结果表明:在XY模式下形状记忆合金从马氏体转换到奥氏体带隙拓宽了 103.9%,在Z模式下带宽增大了 3.75 倍.研究结果为声子晶体在复杂环境下实现更为主动带隙调控提供了一种有效的设计方法.

关键词：声子晶体、形状记忆合金、带隙调控、拓扑优化、灵敏度计算

所属期刊栏目：55

分类号：TB535(声学工程)

资助基金：国家自然科学基金11772258,51975470;12032018

在线出版日期：2023-07-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1278-1287