پديد آورنده :
كبيري پور، مائده
عنوان :
تحليل عددي افت انتقال صوت در فرامواد آگزتيك خرپايي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
سيستم‌هاي ديناميكي و كنترل
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 111ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
علي لقماني، رضا جعفري ندوشن
توصيفگر ها :
آگزتيك , مواد سلولي-خرپايي , فراماده , افت انتقال صوت , مدل‌سازي اجزاي محدود
استاد داور :
سعيد ضيائي راد، حسن موسوي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/02/25
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/02/25
چكيده فارسي :
مواد سلولي، داراي خواص مكانيكي و گرمايي ويژه‌اي نسبت به مواد جامد مي‌باشند. خواص اين مواد كه معمولا از تكرار سلول واحد تشكيل شده‌اند، علاوه بر خواص ماده سازنده، به هندسه سلول واحد نيز وابسته است و با تنظيم اين سلول واحد مي‌توان ساختارهاي جديد با خواص ويژه و منحصر به فردي، ايجاد كرد. مواد آگزتيك نمونه‌اي از مواد سلولي با ضريب پواسون منفي مي‌باشند. اين مواد در اثر اعمال بار تك‌محوره كششي، در تمامي جهات گسترش مي‌يابند و بالعكس. انتشار موج و انتقال صوت در ساختارهاي سلولي و ساختارهاي آگزتيك، در تحقيقات زيادي مورد بررسي قرار گرفته‌است. هدف اين تحقيقات، دستكاري انتشار امواج و ايجاد شكاف باند در بازه فركانسي متناسب با كاربرد مورد نظر مي‌باشد. در بازه فركانسي متناظر با شكاف‌باند، امواج صوتي كمتري از ساختار عبور مي‌كنند و افت انتقال صوت رخ مي‌دهد. در اين تحقيق، افت انتقال صوت در ساختارهاي سلولي-خرپايي جديد كه با تغيير پارامترهاي هندسي مي‌توانند به ساختارهاي آگزتيك تبديل شوند، به روش اجزا محدود مورد بررسي قرار گرفته‌است. از خواص ويژه اين ساختارها مي‌توان به غالب بودن نيروهاي كششي در مقابل نيروهاي خمشي اشاره كرد كه سبب مي‌شود اين ساختارها برخلاف ساير مواد آگزتيك از سفتي و استحكام مناسبي برخوردار باشند. لذا از اين مواد مي‌توان هم براي تحمل نيرو و هم مانع صوتي به صورت هم‌زمان استفاده كرد. در اين تحقيق اين ساختارها ابتدا به‌صورت دوبعدي و سپس به‌صورت سه‌بعدي شبيه‌سازي شده و افت انتقال صوت ساختارها در هر دو حالت مورد بررسي قرار گرفته‌است. در حالت دويعدي، پس از ايجاد سلول واحد مورد بررسي، تعداد مناسبي از سلول در كنار هم قرار داده شده تا طول كل ساختار مورد نظر ايجاد شود. سپس دو صفحه در بالا و پايين ساختار اضافه شده تا پانل ساندويچي مورد نياز براي بررسي خواص صوتي، ايجاد شود. در حالت سه‌بعدي كه شبيه‌سازي محاسبه افت انتقال صوت در لوله امپدانس مدنظر است، ساختار به صورت نمونه دايره‌اي با قطر 100 ميلي‌متر كه براي اندازه‌گيري افت انتقال صوت با لوله امپدانس در فركانس‌هاي پايين و مياني مناسب است، ايجاد شده و دو صفحه در دو سمت آن براي ايجاد پانل ساندويچي مورد نظر، اضافه‌شده‌است. هم‌چنين در اين پژوهش مطالعات پارامتري بر روي ساختارهاي دوبعدي براي يافتن تاثير پارامترهاي هندسي مختلف مانند ارتفاع ساختار، نسبت منظري و زاواياي داخلي سلول‌ها بر خواص صوتي ساختارها، صورت گرفته‌است. در تمامي اين بررسي‌ها طول كل و جرم ساختاركه هر دو از عوامل تاثيرگذار بر افت انتقال صوت مي‌باشند، ثابت نگه داشته شده‌است. اثر تعدادي از پارامترهاي مكانيكي مانند ضريب پواسون، مدول يانگ، مدول برشي نيز بر افت انتقال صوت ساختارها مورد بررسي قرار گرفته‌است. نتايج اين تحقيق نشان‌دهنده افت انتقال صوت مطلوب ساختار در بازه فركانس پايين (كمتر از 1000 هرتز) در مقايسه با ساير فرامواد، و امكان تنظيم خواص انتقال صوت با تغيير پارامترهاي هندسي سلول واحد مي‌باشد.
چكيده انگليسي :
Cellular materials offer many distinct advantages over homogeneous materials in terms of mechanical and thermal properties. As cellular structures obtained by tessellating a unit cell, The properties of these materials depend on both constituents material properties and the geometry of the unit cells. By changing the geometry of the cells, different structures with unique properties can be obtained. auxetic materials are a of class materials that have a negative Poisson's ratio. these materials expand in all directions when subjected to a uniaxial tensile loading and vice versa. Wave propagation and sound transmission loss in cellular and auxetic structures have been the subject of numerous studies. The purpose of these studies is to manipulate wave propagation and to create a transmission band gap in the frequency range appropriate for a particular application. In the frequency range corresponding to the band gap, fewer sound waves pass through the structure and there is a loss in sound transmission. sound transmission loss behaviour of new cellular truss-like structures that can exhibit auxetic properties by changing the geometric parameters, is investigated using the finite element method. The remarkable point about these structures is that they are stretch-dominant and have higher stiffness and strength compared to other auxetic cellular structures wihch have bending dominant architecture. Therefore, they can be used for sound-insulating and load-bearing applications, simultaneously.
In this study, first a two-dimensional model and then a three-dimensional model are developed to investigate the sound transmission loss in these structures. The two-dimensional sandwich panel under study, consists of two face sheets and a truss-core in between and the three-dimensional panel is modeled as a circular sample with a diameter of 100 mm which is suitable for measuring the sound transmission loss in the impedance tube. Parametric studies were conducted to investigate the effects of each geometric parameter such as the structure height, aspect ratio, and angle on the sound transmission loss of the two-dimensional structures. For all structures, the mass of the sandwich panels and the overall dimensions that affect the sound transmission loss, are kept constant. The effects of a number of mechanical properties such as Poisson's ratio, Young's modulus, and shear modulus on the sound transmission loss of structures have also been studied.
The results of this study show that the sound transmission of these structures in the low frequency range (below 1000 Hz) is large compared to other metamaterials and these structures can be tailored with geometric properties specific to an application.
استاد راهنما :
علي لقماني، رضا جعفري ندوشن
استاد داور :
سعيد ضيائي راد، حسن موسوي
