2019年8月3日，工程科学学院“中国科学院材料力学行为和设计重点实验室”陈海波教授研究组在国际计算力学权威杂志《International Journal for Numerical Methods in Engineering》上以封面文章形式在线发表题为“Topology optimization of exterior acoustic-structure interaction systems using the coupled FEM-BEM method”的研究工作。
拓扑优化作为结构减振降噪的有效手段，已被广泛应用于工程问题中。然而由于强耦合问题的复杂性，目前已发展的拓扑优化方法都局限于弱耦合或者有限声场问题，难以实现涉及无限域和强耦合条件下复杂工程问题的优化分析。
陈海波教授研究组将有限元方法和快速多极声学边界元方法相结合，建立了声振强耦合的有效分析模型，并且在响应分析的基础上，通过对快速多极算法的有效变换，实现了结构优化中声学灵敏度分析的加速计算，最终大大提升了拓扑优化的计算效率。该研究提出了一套适用于强耦合分析的声学灵敏度计算方法，为涉及无限域振动结构的声学拓扑优化提供了有效的分析方法，并且揭示了频率依赖性等声学优化所具有的特性。
博士研究生赵文畅是该论文的第一作者。该研究工作由陈海波课题组和德国慕尼黑工业大学Steffen Marburg教授课题组、信阳师范学院建筑与土木工程学院陈磊磊副教授合作完成。该项研究在国家留学基金委、国家自然科学基金委、中国科学院战略性先导科技专项、军委装备预研领域基金等经费资助下完成。
论文链接：https://doi.org/10.1002/nme.6055
（工程科学学院、中国科学院材料力学行为和设计重点实验室、科研部）