Power Flow Analysis (PFA) is introduced for solving the noise and vibration analysis of structures in medium-to-high frequency ranges. The vibration analysis software, $PFADS_{C{+}{+}}$ R4 based on Power Flow Finite Element Method (PFFEM) and the noise prediction software, $NASPFA_{C{+}{+}}$ R1 based on Power Flow Boundary Element Method (PFBEM) are developed. In this paper, the coupling equation which represents relation between structural energy and acoustic energy is developed for vibro-acoustic coupling analysis. And vibro-acoustic coupling analysis software based on PFA and coupling equation is developed. Developed software is composed of translator, cavity-finder, solver and post-processor over all. Translator can translate FE model into PFADS FE model and cavity-finder can automatically make NASPFA BE model from PFADS FE model for noise analysis. The solver module calculates the structural energy density, intensity of structures, the fictitious source on the boundary and the acoustic energy density at the field in acoustic cavities. Some applications of vibro-acoustic coupling analysis software to various structures and cruise ship are shown with reliable results.
Sound transmission from the luggage comparment into the car cabin is important in the viewpoint if exhaust and road noises of passenger cars. In this paper, acoustic modal coupling between passenger and luggage compartments through loudspeaker holes at parcel shelf is dealt with for a sedan type passenger car with rigid rear seat. For these purposes, a half-scaled model car is tested and computed by the indirect BEM. Predicted acoustic transfer functions are compared with experimental ones and they agree reasonably well. It is found that the fore-aft resonance frequencies of the passenger cavity in the absence of coupling holes are tend to shift to higher frequencies when the luggage compartment is coupled to the passenger cavity.
This study identifies the major coupling path by examining the variation of the coupled acoustic modal frequencies and modes. A 1/2-size acryl compartment model is designed and manufactured for the measurement and analysis of coupled acoustic modes. Due to acoustic coupling, a new acoustic mode appears in a low frequency range. This coupling affects only longitudinal acoustic modes of compartment. Experimental result shows that the package tray holes contribute to the coupling much more than the back seat and hole size is an important design factor to control low frequency acoustic modes in the coupled system.
Room acoustic properties of coupled rooms connected by an aperture has been analyzed using statistical acoustic model based on the diffused sound field assumption, which has limitation in dealing with the parameters such an room geometries and non uniform absorptivity of the boundary surfaces. In order to overcome these difficulties the acoustic diffusion model has been introduced, by which distribution of the acoustic energy density can be analyzed for various shapes and wall absorptivity. In this study acoustic properties of coupled rooms connected by an aperture(e.g. door) is analyzed using acoustic diffusion equation, which is solved numerically. The mean energy densities of two rooms obtained by the diffusion model are compared with those from the statistical model. The results show good agreement for various coupling aperture sizes and absorption coefficients. For a limiting case when the partition wall is substituted by an aperture and the two rooms eventually forms a single room, results of coupled room analysis using diffusion model show good agreement with those of a single room.
Modal parameters determine the frequency response characteristics of vibration system or acoustic system. When the two systems are fully coupled, however, coupling changes the vibrational and acoustic model parameters into those of the coupled system. In this case, it is very difficult to obtain the modified model parameters and response characteristics. In this paper, coupling effect is analytically investigated on the natural frequency, mode and frequency response characteristics. The result can be applied to understand and to design the frequency response characteristics of the vehicle passenger compartment.
A structural-acoustic coupling problem involving fluid in a cavity divided with flexible walls and porous materials is investigated in this paper. In many practical problems, the use of finite elements to discretize the fluid region leads to large stiffness and mass matrices. But, since the acoustic boundary element discretization requires to put elements only on the surface of structure, the size of matrices is reduced considerably. Here, we developed a numerical analysis program for the structural-acoustic coupling problems of the multi-region cavity, using boundary elements for the fluid regions and finite elements for the structure. By considering sound transmission through layered systems placed in a cavity, the accuracy of the coupled acoustical-structural finite element model has been verified by comparing its transmission loss predictions with analytical sloutions. Example problems are included to investigate the characteristics of the multi-region structural-acoustic coupling system with porous material.
Acoustic modal property of the vehicle passenger compartment is a very important factor which dominates vehicle interior noise in the low frequency range. In most real cars, trunk noise often transfers into the passenger compartment since the two cavities are acoustically coupled. This study identifies the major coupling path by examining the variation of the coupled acoustic modal frequencies and modes. An 1/2 size acryl compartment model is designed and manufactured for the measurement and analysis of coupled acoustic modes. Experimental result shows that package tray contributes to the coupling much more than the back seat and hole size of the package tray is an important design factor to control low frequency acoustic modes in the coupled system.
This paper presents the method for structure borne noise analysis of a flexible body in multibody system. The proposed method is the superposition method using flexible muitibody dynamic analysis and finite element one. This method is executed in 3 steps. In the la step, time dependent quantities such as dynamic loads, modal coordinates ana gross body motion of the flexible body are calculated efficiently through flexible multibody dynamic analysis. And frequency response functions are computed using Fourier transforms of those time dependent quantities. In the 2$\^$nd/ step, acoustic pressure coefficients are obtained through structure-acoustic coupling analysis by finite element analysis. In the final step, frequency responses of acoustic pressure at the acoustic nodes are recovered through linear superposition of frequency response functions with acoustic pressure coefficients. The accuracy of the proposed method is verified in the numerical example of a simple car model.
If a wall separates the bounded and unbounded spaces, then the wall's role in transporting the acoustic characteristics of the two spaces is not well defined. In this paper, we attempted to see how the acoustic characteristical of two spaces are really affected by the spatial characteristics of the wall. In order to understand coupling mechanism, we choose a finite space and a semi-infinite space separated by the flexible or rigid wall and an opening. A volume interaction can be occurred in structure boundary and a pressure interaction can be happened in the opening boundary. For its simplicity, without loosing generality, we use rather simplified rectangle model instead of generally shaped model. The source impedance is presented to the various types of boundaries. The distributions of pressure and active intensity are also presented at the cavity and structure-dominated modes. The resulting modification, shifts of mode1 frequencies and changing of standing wave patterns to satisfy both coupled boundary conditions and governing equations, are presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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