声拓扑~利用拓扑优化的局部谐振器增强抗四手性辅助夹层板的振声性能

文摘   2024-12-19 22:07   山东  



摘要


为提高抗四手性辅助夹层板的振声性能,研究了局部内腔优化分布参数的确定。采用全尺寸有限元方法对夹芯板及其辅助芯进行了数值模拟。然后采用等效的均匀化模型来减少优化问题的计算时间。均质化模型基于理论公式,并与全尺寸模型进行了验证。谐振器簇被添加到结构中作为局部谐振器。这些谐振器与面板的厚度方向平行,并提供吸收调谐辅助系统(ATAS),以减轻频率范围内的弯曲振动。谐振器的力学参数和几何拓扑结构是设计变量。频率相关的辐射平均声级(RMSL)和辐射声功率级(RSPL)的最大峰值是两个不同的优化目标函数。研究了加载方式、拓扑结构和目标函数对优化结果的影响。在反四手性夹层结构中使用局部谐振器可以显著增强面板的声衰减,特别是在局部加载条件下。我们观察到局部和全覆盖声压加载的3.7和2.6 dB RMSL衰减。同样,在两种声压加载条件下,消声板在RSPL峰值处也观察到15.9和11.5 dB的衰减

研究亮点



结论


采用优化的局部谐振器簇,提高了反四手性结构芯板的振声性能。利用这些局部谐振器调节相应的调谐频率。调谐频率在特定的频率范围内进行调整,并具有两个目标函数:RMSL和RSPL最大峰值。我们已经观察到,所提出的优化算法可以提供更大的宽带衰减比通过调谐频率到一个特定的值。谐振器可以在更高的频率下更好地工作;当RMSL为目标函数时,优化算法选取更高的值作为调谐频率。在优化过程中,为了减少计算成本,采用了对核心性能的渐近均匀化模型和将面板划分为不同的段。通过增加面板表面分割区域的数量,可以实现更精确的设计变量分布,目标函数的额外衰减和面板总质量的较低增加。然而,优化问题变得更加复杂。可以得出结论,优化分布谐振器的应用为局部衰减提供了额外的设计选择,并显著提高了面板的振声性能。对于所介绍的案例研究,我们在考虑的两种加载模式下分别获得3.7 dB和2.6 dB RMSL衰减。这个概念对于局部加载模式的情况更有效。在这种模式下,较大的质量分布在加载区域附近,但在满载情况下,质量以较低的梯度对称分布在整个表面上。当选择最大峰值作为目标函数时,在局部和全加载模式下,RSPL峰值处的衰减分别为15.9和11.5 dB。在这种情况下,谐振器参数的分布遵循主导驱动模态形状,而不是加载模式。

【免责声明】本文中的部分图片和文字信息来自该文献,版权归原作者所有,如果您认为信息来源、观点有误,或者涉及版权、隐私等问题,请及时私信联系VX:acoustic_engineers同步18502558785

热辐射与微纳光子学
热辐射与微纳光子学
 最新文章