تحليل عددي افت انتقال صوت در فرامواد آگزتيك خرپايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

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.

212126

سيستم‌هاي ديناميكي و كنترل

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

سعيد ضيائي راد، حسن موسوي

علي لقماني، رضا جعفري ندوشن