Deep-Learning-Based Acoustic Metamaterial Design for Attenuating Structure-Borne Noise in Auditory Frequency Bands

声学 超材料 人工神经网络 计算机科学 材料科学 物理 光学 人工智能
作者
Ting‐Wei Liu,Chun-Tat Chan,Rih‐Teng Wu
出处
期刊:Materials [MDPI AG]
卷期号:16 (5): 1879-1879 被引量:18
标识
DOI:10.3390/ma16051879
摘要

In engineering acoustics, the propagation of elastic flexural waves in plate and shell structures is a common transmission path of vibrations and structure-borne noises. Phononic metamaterials with a frequency band gap can effectively block elastic waves in certain frequency ranges, but often require a tedious trial-and-error design process. In recent years, deep neural networks (DNNs) have shown competence in solving various inverse problems. This study proposes a deep-learning-based workflow for phononic plate metamaterial design. The Mindlin plate formulation was used to expedite the forward calculations, and the neural network was trained for inverse design. We showed that, with only 360 sets of data for training and testing, the neural network attained a 2% error in achieving the target band gap, by optimizing five design parameters. The designed metamaterial plate showed a −1 dB/mm omnidirectional attenuation for flexural waves around 3 kHz.
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