每日新文 | 通过拓扑优化最大化声子晶体中的声学带隙

这篇文章讨论了如何通过拓扑优化方法来设计声子晶体，以在特定中心频率下最大化声波的带隙宽度。

1. 引言 ：介绍了声子晶体的基本概念，它们是由周期性排列的复合材料构成的，能够创建阻止声波或弹性波传播的带隙。声子晶体在降噪、传感器、振动减少、声学过滤、能量捕获和波导等多种应用中具有潜力。

2. 理论分析和优化问题 ：讨论了有限元方法在声子晶体色散关系研究中的应用，以及如何将控制方程转化为相应的本征值问题以获得带结构。

3. 数值例子和实验验证 ：展示了使用提出的拓扑优化算法得到的数值结果。一些优化设计通过3D打印技术实现，并通过实验验证了带隙特性。

4. 结论 ：提出了一种新的拓扑优化方法，用于优化空气/固体声子晶体单元格的材料分布，以在指定的中心频率下最大化声波的带隙宽度。

文章还提到了一些引用该研究的其他文献，涉及2D层次声子晶体的带隙特性增强、在瞬态载荷下的功能梯度多孔结构的拓扑优化设计，以及薄壁单对称Metabeam中的元阻尼现象等。