基于“逆向设计”的声学超材料几何参数容差设计

摘要

声学超材料微结构的加工误差影响着声学器件的水声调控能力,过严格的加工要求会带来昂贵的制造成本。在允许的性能波动范围内量化最大的加工误差,是降低加工成本的同时保证声学超材料性能稳健的重要途径。为获得允许的最大加工误差,论文提出了一种基于“逆向设计”思维的稳健性分析方法,对声学超材料的制备提供指导。该方法以保证声学超材料微结构的性能为目标,通过分析微结构参数变化与声学性能波动之间的关系,获得了目标稳健性及可行性稳健性要求下不确定性参数的最大容差区间,即允许的最大加工误差。通过Monte Carlo法及最坏可能情况验证得到,当不确定性参数在所得区间内变动时,目标稳健性及可行性稳健性均满足要求,且所得区间为最大区间。