基于非负声强的声振耦合系统双材料拓扑优化

来源：振动与冲击杂志2025年第22期北京时间：

作者：李丹，罗金玲，陈海波hbchen@ustc

单位：1.中国科学技术大学近代力学系 中国科学院材料力学行为与设计重点实验室，合肥230027；2.北京空天技术研究所，北京100074

摘要：非负声强通过提取振动结构表面仅含正向辐射能量贡献的声强分布场，可有效规避传统声强场中近场区域可能出现的声能量抵消效应，直观表征结构表面对远场声辐射的贡献。结合非负声强在识别振动结构表面声辐射贡献方面的优势，选取预定义表面上非负声强积分作为目标函数，提出了一种针对声振耦合系统的双材料拓扑优化方法。该方法根据结构的声辐射模式，在结构表面预定义了一个用于目标函数评估的局部区域。同时，考虑了声场与结构之间双向耦合的影响，从而实现了强耦合系统表面特定声辐射模式的设计。数值模拟表明，以预定义区域上的非负声强积分为目标函数的双材料拓扑优化可以有效改变耦合系统的声辐射模式，减少强辐射区域对远场声辐射的贡献，同时降低结构辐射声功率。<br>

关键词：边界元法；声振耦合；非负声强；拓扑优化