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作者：楚凡;赵春风;
单位：合肥工业大学土木与水利工程学院;
摘要：声子晶体具有周期性人工复合结构，以其带隙特性在波传播控制上的应用潜力而广受关注，为工程减振降噪提供了新的解决思路，这类材料的设计问题是当下研究的焦点。本研究以二维层状声子晶体结构为例，提出了一种利用LightGBM和改进遗传算法设计的创新方法。首先在声子晶体的带隙预测上选用LightGBM算法，对结构的排列向量进行类别特征处理，并结合模拟退火算法进行超参数调优，在传统有限元法计算时间的1/3134内，达到了整体误差不超过2%的预测精度；其次在设计方法上集成了一种基于精英保留策略的遗传算法，以地铁运行造成的环境振动问题为例，确定以带隙宽度为优化的适应度函数，得到了对应结构带隙覆盖30～40 Hz频段的种群；最后，对优化结构进行有限元分析，其带隙特征与预期基本吻合。本研究为声子晶体结构高效优化设计提供了一种新的解决方案。
关键词：声子晶体;;遗传算法;;LightGBM;;结构设计;;减振特性;;带隙
基金资助：国家自然科学基金面上项目(52278302)
