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声子晶体能带结构仿真的CS-FEM方法及其在拓扑优化设计中的应用

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针对声子晶体拓扑优化设计时能带结构和灵敏度计算效率低的缺陷,构造了一种Cell-based光滑有限元法模型(CS-FEM),并结合双向渐进结构优化法(BESO)实现了声子晶体的带隙最大化设计.基于四边形单元构造光滑子域,将梯度光滑技术与Bloch定理结合,构建了声子晶体能带结构计算的CS-FEM数值模型,并将其用于正问题的仿真模拟.在渐进优化准则下,通过BESO算法完成了声子晶体的优化设计.数值算例表明:CS-FEM能够适当软化离散系统的刚度,提供更加准确、高效的能带结构仿真结果;基于CS-FEM进行正问题的计算,在优化设计中得到了最优的拓扑构型,并有效地提高了优化效率,对于实现声子晶体的高效设计具有重要的参考价值.
Smoothed finite element method and an application in topological optimization design for phononic crystals

phononic crystalstopological optimizationsmoothed finite element methodgradient smoothing techniquebidirectional evolutionary structural optimization

赵跃、王刚

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河北工业大学 机械工程学院,天津 300401

河北工业大学 国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心,天津300401

天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室,天津 300130

声子晶体 拓扑优化 光滑有限元法 梯度光滑技术 双向渐进结构优化法

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2024

10.14081/j.cnki.hgdxb.2024.01.001

河北工业大学学报
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CSTPCD
影响因子：0.344
ISSN：1007-2373
年,卷(期)：2024.53(1)
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