沈阳航空航天大学，辽宁省飞行器复合材料结构分析与仿真重点实验室，沈阳 110136
当前科技的发展对材料的多功能性提出了更高的要求。本文利用有限元法针对一种具有三角晶格的弯曲主导型热膨胀点阵超材料(JTCLM)进行了带隙研究，并讨论了几何参数对JTCLM单胞带隙的影响。结果表明，当JTCLM单胞存在弯曲曲率时将会产生带隙，且材料的几何参数对JTCLM点阵复合材料的带隙具有显著的影响。结果为实现热膨胀/带隙双目标的超材料设计提供了理论基础。通过合理的选材和形状设计，有望实现特定膨胀性质和带隙设计的双目标共赢，使材料具有更好的可调谐性和多功能性。
点阵超材料 带隙特性 声子晶体 热膨胀 周期结构 lattice metamaterial band gap characteristic phononic crystal thermal expansion periodic structure
1 海装装备审价中心, 北京 100071
2 南京理工大学能源与动力工程学院, 南京 210094
3 沈阳航空航天大学, 辽宁省飞行器复合材料结构分析与仿真重点实验室, 沈阳 110136
带隙特性是声子晶体材料和结构的一个重要特征, 在材料的隔振、隔声和滤波等领域具有潜在的应用价值。控制和调整周期性微结构内的材料布局及属性, 可以设计出所需特殊带隙要求的声子晶体。本文通过遗传算法和拓扑优化技术研究了一维三相声子晶体的优化设计, 并给出了两个算例研究。结果表明, 三相材料能够得到更好的隔振效果, 对比两相材料, 三相声子晶体能够大幅降低禁带频率, 并得到高达99.21%的禁带。可见, 利用进化算法进行多相声子晶体的拓扑优化设计是可行的。
声子晶体 拓扑优化 带隙 进化算法 多相微结构 phononic crystal topology optimization band gap evolutionary algorithm multi-phase microstructure
