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Multifunctional TPMS-based metastructures
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AI
DOI：10.1016/j.ijmecsci.2025.110208.png)
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摘要
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应对轻质结构中同时抑制低频噪声和实现卓越力学性能的双重需求，仍然是一个关键工程挑战。本研究提出了一种针对新型多功能的基于TPMS（三周期极小曲面）的元结构的设计与优化策略，实现了声学和力学功能的协同增强。采用加厚的TPMS、微穿孔板（MPP）和实体板（SP）构建了两种多功能的基于TPMS的元结构，分别命名为类型A和类型B。所提出的元结构的声学和力学性能分别通过吸声系数和等效弯曲刚度进行量化。随后，开发了一个集成非支配排序遗传算法II（NSGA-II）的优化框架，用于优化低频吸声带宽和等效弯曲刚度。在优化配置下，类型A在343-579 Hz（吸声系数α>0.8）实现了有效吸声，等效弯曲刚度为5.96。此外，我们通过归一化声阻和归一化声抗以及微穿孔内空气粒子的振动速度和声能耗散密度揭示了吸声机理。通过电声类比方法建立了多功能的基于TPMS的元结构的吸声理论模型，并通过有限元和实验方法进行了验证。等效弯曲刚度通过有限元和实验获得。此外，我们研究了几何参数对吸声系数和等效弯曲刚度的影响。本研究为轻质结构的多功能设计提供了一种新方法。
Keyword:
Metastructures
Sound absorption
Bending resistance
Triple periodic minimal surfaces
Sandwich structures
期刊
IF:
9.4
论文数:
1.0W
被引数:
4.5W
机构
暂无机构信息
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