基于材料选型的手性声学超材料带隙优化分析

[目的]旨在寻求扩大带隙频率范围,降低带隙起始频率的方法,分析并优化声学超材料的带隙。[方法]分析几何参数与材料参数对声学超材料带隙特性的影响,提出最大化带隙宽度方法。通过归一化带隙参数系数,将多目标优化问题转化为单目标优化问题。基于材料选型优化理论实现组分材料的转换,建立基于轻量化的手性声学超材料带隙参数优化方程。以六韧带手性声学超材料为例,定义散射体、韧带及包覆物等结构设计参数和材料参数为设计变量,开展声学超材料的结构参数-材料选型的综合优化。[结果]优化结果显示,带隙宽度增加了27.7%,下界频率减少了1048 Hz,初步达到了在声学超材料轻量化的基础上扩大带隙频率的目标;开展的有限长手性声学超材料结构的声传输分析验证了带隙优化方法的有效性。[结论]集成了结构参数-材料选型的综合优化可有效达到声学超材料轻量化的目标,研究成果可为新型声学超材料的设计提供技术参考。

一种多振子软基体声子晶体板的低频带隙特性研究

低频噪声与振动具有波长长、穿透能力强的特点,容易对人类的生产和生活造成严重影响。针对低频噪声控制,设计了一种椭圆铅球嵌在周期孔硅橡胶基体中的声子晶体板,利用有限元方法计算了其能带结构,并讨论了低频局域共振带隙形成机理。研究了散射体的填充率、高度、旋转角度以及材料参数和预应变对声子晶体板第一带隙宽度的影响。结果表明:所设计的声子晶体板能达到低频宽带隙的特点,施加在基体板上的预拉伸应变对其第一带隙影响较小。该研究为低频减振降噪结构设计和带隙优化提供了潜在理论参考价值。

一种新型微带光子带隙结构的优化设计

本文对一种渐变尺寸的新型光子带隙结构进行了优化设计。根据优化后得出的最优结构参数 ,设计出PBG结构。实验结果证明 。

敏度算法的二次珠优化改善油底盘的频率特性

采用敏度算法壳体珠优化对汽车油盘进行动力学再设计。因为高阶模态阻尼的指数式增大,会削弱高阶频率的共振,所以考虑前12阶本征频率对油盘的动力学特性的影响。二次优化的设计目标分别为前12阶频率最大化和600 Hz的带隙优化,分别通过两次模态优化迭代,成功地将油盘前12阶频率提升至高于启动频率0~200 Hz以上,同时也将这些本征频率成功地驱离稳定工况下的600 Hz范围。最后将优化后的结果,采用有限元模态分析验证,并将相应的优化模型采用数控加工成型的方式制备出来,从而实现了设计、优化和制造的一体化过程。

壳体形貌的二次优化改善油盘的动力学特性

采用壳体形貌优化对汽车油盘进行了动力学再设计。由于高阶模态阻尼的指数式增大,因此会削弱高阶频率的共振,在这里只考虑前12阶本征频率对油盘的动力学特性的影响。分别以前12阶频率最大化和600Hz的带隙优化为设计目标,分别通过两次模态优化迭代,成功的将油盘前12阶频率提升至高于启动频率(0～200)Hz以上,同时也将这些本征频率成功的驱离稳定工况下的600Hz范围。最后将优化后的结果,采用有限元模态分析验证,并将相应的优化模型采用数控加工成型的方式制备出来,实现了设计,优化和制造的一体化过程。