Theoretical models to study the vibro-acoustic performance of a sandwich panel are proposed. The wave propagation characteristics are analyzed, and dispersion relation is derived. The vibration Is analyzed using the Mindlin plate theory. The vibration of the compliantly supported Mindlin plate is investigated using the Rayleigh-Ritz method. The Timoshenko beam functions are used as trial functions. The model is applied to numerically investigate the influence of the plate mechanical properties. The vibro-acoustic properties are mostly determined by bending deformation at low frequencies. At higher frequencies, the shear deformation has a strong influence. The proposed numerical model is used to estimate the optimal panel properties that result in minimum sound radiation. With increasing dynamic stiffnesses the vibration response decreases but the radiating wavenumber components increase.
This study investigates the vibro-acoustic characteristics of an automotive brake drum given free boundaries using the hybrid approach combining numerically obtained structural properties with analytical solution for acoustic radiation. Structural vibrations of the drum are investigated with the finite element method, and modal displacements on the outer surfaces of the drum are idealized as simple mathematical expressions. Based on the expressions, modal sound radiations of the drum are calculated using the Rayleigh integral method. Structural and acoustic responses of the drum for a harmonic excitation are obtained from above results using the modal expansion technique. The results are confirmed with numerical analyses using the boundary element method. Based on these results, it can be concluded that the vibro-acoustic characteristics of a brake drum can be accurately investigated with the process used in this study. Also, many noise and vibration problems in drum brake can be addressed using the procedure proposed in this study.
본 논문은 우주 발사체 구조 개발을 위한 음향/진동 연구의 개요와 음향 해석 및 시험 기술의 국내 현황을 소개하고 있다. 먼저 발사체 운용중에 받는 동하중에 대하여 요약, 정리하고 위성체를 보호하기 위한 페이로드 페어링의 음향 하중 저감 설계 및 해석 방법을 소개하였다. 나로호부터 현재 한국형발사체 페이로드 페어링까지 음향 보호 시스템의 최적 설계를 위해 구조 진동-음향 연성 해석 성능의 향상을 도모하였으며, 이를 위한 연구 활동을 살펴보았다. 구체적으로 적층 구조가 다른 복합재료 실린더에 대한 음향 하중 저감 성능 해석 및 검증 시험, 음향 공명기 배열을 적용하기 위한 인클로저 음향 시험, 나로호 페어링 실린더부에 대한 음향 가진 시험 및 해석 등의 결과를 소개하였다. 현재 개발중인 한국형 발사체(누리호)의 페이로드 페어링 음향 하중 저감 해석 및 시험 결과를 소개하였으며 해석 결과가 실험 결과를 잘 예측함을 보였다.
This paper presents to predict the powertrain structure-borne noise which is primary resource of interior noise. As the first step, it is built up a hybrid powertrain model which is based on the real powertrain which is verified with static and dynamic properties. The methods for verifying are modal analysis and running vibration testing which are experimentally implemented. Based on the Hybrid powertrain component model, an initial predictive assembly model is simulated. As the second step, the characteristic transfer functions are measured that are dynamic stiffness of rubber mounts and vibro-acoustic transfer function based on the acoustic reciprocity. Several techniques utilizing special experimental devices have been proposed for this research. Finally, the structure-borne noise by powertrain will be predict and verify with dynamic simulation and experiment.
The purpose of this study is to develop a prediction model for evaluating heavy-weight floor impact sounds in a test building. Three rooms in the test building (slab thickness In and 240mm), which consist of frame concrete structures were tested and modeled. First, the SPL distribution in the receiving room was analyzed by measuring SPL at 90 positions using a bang machine. Then, a vibration model using finite element method is proposed considering the material properties and boundary conditions. In addition, the result of transient analysis was compared with field measurements using a standard heavy-weight impact source. Through a vibro-acoustic simulation program, an acoustic model evaluating the building elements (reflected wall, nor, window and door) was proposed. Finally, validation of the prediction model was conducted by vibro-acoustic analysis with field measurements of noise radiation characteristics in receiving rooms.
In this paper, the vibro-acoustic behaviors of vibrational cylindrical shells are investigated by using structural intensity approach. The reducing interior noise method for vibrating cylindrical shells is proposed by altering and redistributing the structural intensity through changing the damping property of the structure. The concept of proposed novel method is based on the properties of structural intensity distribution on cylindrical shells under different load and damping conditions, which can reflects power flow in the structures. In the study, the modal formulas of structural intensity are developed for the steady state vibration of cylindrical shell structures. The detailed formulas of structural intensity are derived by substituting modal quantities, in which the effect of main parameters such as weight coefficients and distribution functions on structure intensity are analyzed and discussed. Numerical simulations are first carried out based on the structural intensity analytical solutions of modal formulas. Through simulating the coupling vibration and acoustical radiation problems of cylindrical shell, the relationship between vibro-acoustic and structural intensity distribution is derived. We find that for cylindrical shell, by properly arranging damping conditions, the structural intensity can be efficiently changed and further the noise property can be improved. The proposed methodology has important implications and potential applications in the vibration and noise control of fuselage structure.
단순지지-자유 경계조건과 좁은 슬롯을 포함한 짧은 후판 실린더의 음향방사 특성을 검토하였다. 유한요소 해석을 통해 얻어진 샘플 실린더(슬롯 포함)의 진동 모드를 동일한 치수의 슬롯이 없는 균일 실린더의 진동 모드들의 선형 합으로 근사화하였다. 이렇게 얻어진 근사적인 진동 모드를 기준으로 (1) 레일리 적분을 이용한 직접 계산, (2) 균일 실린더의 음향 모드들을 이용한 모드전개법 등 두 방법을 적용하여 샘플 실린더의 음향 모드들을 정의하였다. 이 결과를 이용하여 음향파워, 최대음압, 지향성 선도 등 부가적인 특성을 계산한 다음, 전체 결과를 경계요소법을 이용한 수치해석 결과와 비교하여 검증하였다. 이 결과를 바탕으로, 제시된 두 가지 방법을 이용하여 짧은 비대칭 후판 실린더의 음향방사 특성을 비교적 정확하게 예측할 수 있음을 알 수 있다. 이 방법들은 다른 형태의 비대칭성 및 경계조건을 가진 실린더에도 확대 적용 가능할 것으로 판단되며 이를 통해 실린더 형태의 실제 부품들에서 방사되는 소음을 저감방안 도출도 가능할 것으로 기대된다.
수치해석과 이전 연구에서 소개된 이론적인 해법을 결합한 하이브리드 방법을 이용하여 양단에 다양한 경계조건을 가진 일정 길이의 후판 실린더의 소음방사 특성을 분석하는 방법을 제시한다. 실린더의 구조적인 진동은 유한요소법을 이용한 수치해석을 통하여 해석하였으며 결과로 얻어진 실린더 표면의 진동변위 분포를 간단한 식으로 이상화하였다. 실린더의 고유진동에 의해 발생되는 소음은 이전 연구에서 소개된 이론적인 해법을 앞에서 구한 이상화된 고유진동 특성에 적용하여 계산한다. 이 결과는 경계요소법을 이용한 해석을 통하여 검증하였다. 이 결과를 바탕으로, 이 연구에서 제시된 이론적인 해법들이 다양한 형태의 경계조건을 가진 유한한 길이의 실린더에서 방사되는 소음 계산에 충분한 정확도를 가지고 있음을 알 수 있다. 이 연구에서 제시된 방법을 적용하면 브레이크 드럼, 모터 하우징 등 여러 종류의 실제 부품들에서 방사되는 소음을 계산할 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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