數據驅動下的聲學器件音質優化*

許 磊, 張維聲, 朱 寶, 郭 旭

(大連理工大學 工程力學系, 遼寧 大連 116024)

0 引 言

近幾十年來,結構設備和電子器件的聲學性能逐漸成為工程設計中的一個研究熱點．隨著聲學器件的性能需求的提升,相關設計問題也不斷面臨新的挑戰．

為了滿足聲學設計要求,拓撲優化[1-3]已被廣泛地應用于聲學優化設計中．2007年,Yoon等[4]提出了一種混合有限元公式,并結合變密度法(SIMP)有效地解決了材料在結構域與聲學域之間的平穩過渡,實現了參考域內的聲壓水平最小化設計．Du等[5]考慮了結構與周圍聲學介質間發生耦合作用,通過對無阻尼振動雙材料彈性結構進行拓撲設計,實現了結構振動傳遞到聲介質的聲能最小化．Lee等[6]采用正態導數積分方程求解了薄體結構的聲學問題,并使用遺傳算法對薄體結構的孔洞設計進行了拓撲優化．Hu等[7]提出了一種基于混合有限元公式和替代材料模型的浮動投影拓撲優化方法,能夠有效地降低聲學優化問題中由極高的質量和剛度比引起的人工局部振動模式．

盡管現階段在聲學拓撲優化設計方面已開展了諸多研究,但大多關注的是單一頻率下的聲壓/聲能最小化設計[8-10],而對頻帶內音質的提升關注較少．在電子聲學器件中,音質指的是在某一頻帶內,聲音能夠以一定的幅值強度平穩輸出．音質優化一般將關注頻帶離散成一定數量的頻點,并對所有頻點的聲學響應進行協同優化．事實上,當頻帶內離散的頻點……