طراحي و تحليل عددي سازه‌هاي سفتي منفي با رويكرد بهبود افت انتقال صوت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

امروزه با افزايش آلودگي‌هاي صوتي در محيط‌هاي صنعتي و شهري، مطالعات بسياري بر روي به كارگيري فرامواد در پانل‌هاي ساندويچي، به منظور دست‌يابي به يك پانل ساندويچي با افت انتقال صوت مطلوب و در عين حال جرم و ابعاد كم، انجام شده است. دسته‌اي از فرامواد، فرامواد سلولي سفتي منفي هستند، كه بر خلاف مواد معمول، در محدوده‌اي از بارگذاري بر روي آن‌ها، با افزايش ميزان تغيير شكل، مقدار نيروي لازم براي ايجاد تغيير شكل، كاهش مي‌يابد. اين دسته از فرامواد، به دليل قابليت جذب انرژي‌ و همچنين عدم تغيير شكل پلاستيك در اثر بارگذاري، مي‌توانند گزينه مناسبي براي استفاده در هسته پانل‌هاي ساندويچي باشند. از اين رو، در اين پايان‌نامه، رفتارهاي سفتي منفي و افت انتقال صوت، در پانل ساندويچي با هسته متشكل از فراماده سفتي منفي، مطالعه شده است. همچنين در اين مطالعه، براي بررسي اثر ناحيه سفتي منفي، در پهناي شكاف باندها و افت انتقال صوت، ساختار در حالت فشرده شده و قرار گرفته در ناحيه سفتي منفي نيز، مورد بررسي قرار گرفته است. در اين تحقيق، ابتدا با استفاده از روش اجزا محدود و نرم‌افزار آباكوس، رفتارهاي سفتي منفي و افت انتقال صوت در پانل ساندويچي به طول 2 متر و عرض 1 متر شبيه‌سازي شده و عملكرد آكوستيكي آن با پانل ساندويچي با هسته شش ضلعي لانه‌زنبوري در شرايط جرم و ابعاد برابر، مقايسه شده است. پس از شبيه‌سازي‌هاي دوبعدي، پانل ساندويچي مورد نظر متناسب با شرايط اندازه‌گيري افت انتقال صوت در لوله امپدانسي، به صوت سه‌بعدي شبيه‌سازي شده است. براي صحت‌سنجي نتايج شبيه‌سازي سه‌بعدي، با استفاده از روش رسوب ذوب شده، نمونه پانل ساندويچي مورد نظر ساخته شده و با استفاده از دستگاه‌هاي تست كشش و لوله امپدانسي، رفتارهاي سفتي منفي و افت انتقال صوت ساختار، به‌دست آورده شد. نتايج شبيه‌سازي نشان داد، رفتار آكوستيكي ساختار سفتي منفي فشرده شده در مقايسه با ساختار شش ضلعي لانه زنبوري به ميزان قابل توجهي بهبود يافته است. همچنين با افزايش تعداد سلول واحد يا تغيير در متغيرهاي هندسي سلول واحد، مي‌توان ميزان سفتي منفي را در ساختار افزايش داد، تا به واسطه آن فركانس‌هاي طبيعي ساختار فشرده شده كاهش يافته و پهناي شكاف باندها در نمودار افت انتقال صوت افزايش يابد. نتيجه آزمون فشرده‌سازي ساختار نشان داد، رفتار سفتي منفي ساختار پس از سه چرخه بارگذاري و باربرداري همچنان تكرارپذير بوده و امكان استفاده مجدد از ساختار وجود دارد. نتايج به‌دست آمده از شبيه‌سازي و آزمون اندازه‌گيري افت انتقال صوت نشان داد، افت انتقال صوت در ساختار فشرده شده نسبت به ساختار فشرده نشده، بهبود يافته است اما نواحي تشديد موجود در نتايج شبيه‌سازي، در نتايج آزمون تجربي مشاهده نمي‌شود. با بررسي دلايل اختلاف نتايج شبيه‌سازي و آزمون تجربي افت انتقال صوت، مشاهده شد، شرايط مرزي و ميرايي در نظر گرفته شده براي ساختار در شبيه‌سازي‌ها‌، بسيار در نتايج افت انتقال صوت موثر هستند و مي‌توانند سطح افت انتقال صوت و همچنين نواحي تشديد را تغيير دهند.

228376

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان