Akustyka strukturalna

Akustyka strukturalna to badanie fal mechanicznych w konstrukcjach oraz ich interakcji z sąsiednimi mediami i ich promieniowania. Dziedzina akustyki strukturalnej jest często określana jako wibroakustyka w Europie i Azji. Osoby zajmujące się akustyką strukturalną nazywane są akustykami strukturalnymi. Dziedzina akustyki strukturalnej może być ściśle powiązana z wieloma innymi dziedzinami akustyki , w tym hałasem , transdukcja , akustyka podwodna i akustyka fizyczna .

Drgania w konstrukcjach

Fale ściskające i ścinające (materiał izotropowy, jednorodny)

Fale ściskające (często określane jako fale podłużne ) rozszerzają się i kurczą w tym samym kierunku (lub przeciwnym) co ruch fali. Równanie falowe dyktuje ruch fali w kierunku x.

${\ Displaystyle {\ częściowe ^ {2} u \ ponad \ częściowe x ^ {2}} = {1 \ ponad c_ {L} ^ {2 }}{\częściowe ^{2}u \ponad \częściowe t^{2}}}$

gdzie $przemieszczeniem$ i $podłużnej$ prędkością fali Ma to taką samą postać jak równanie fali akustycznej w jednym wymiarze. $c_ {L}}$$Displaystyle$$jest$ określony przez właściwości ( objętościowy gęstość ) konstrukcji zgodnie z

${\ Displaystyle {c_ {L}} = {\ sqrt {B \ nad \ rho}}}$

Kiedy dwa wymiary struktury są małe w stosunku do długości fali (powszechnie $nazywane$ wiązką), prędkość fali jest podyktowana $modułem$ Youngsa zamiast konsekwencji jest wolniejsza niż w ośrodkach nieskończonych .

Fale ścinające występują z powodu sztywności ścinania i przebiegają zgodnie z podobnym równaniem, ale z przemieszczeniem zachodzącym w kierunku poprzecznym, prostopadłym do ruchu fali.

${\ Displaystyle {\ częściowe ^ {2} w \ ponad \ częściowe x ^ {2}} = {1 \ ponad c_ {s} ^ {2 }}{\częściowe ^{2}w \ponad \częściowe t^{2}}}$

$i , co powoduje$ fali ścinania jest regulowana przez moduł ścinania $,$ który jest mniejszy niż $,$ że fale ścinania są wolniejsze niż fale

Fale zginające w belkach i płytach

Większość promieniowania dźwiękowego jest powodowana przez fale zginające (lub zginające), które podczas rozchodzenia się odkształcają konstrukcję poprzecznie. Fale zginające są bardziej skomplikowane niż fale ściskające lub ścinające i zależą zarówno od właściwości materiału, jak i właściwości geometrycznych. Są również dyspersyjne , ponieważ różne częstotliwości przemieszczają się z różnymi prędkościami.

Modelowanie drgań

Analiza elementów skończonych może być wykorzystana do przewidywania drgań złożonych konstrukcji. Program komputerowy wykorzystujący metodę elementów skończonych złoży macierze masy, sztywności i tłumienia na podstawie geometrii elementu i właściwości materiału oraz rozwiąże problem odpowiedzi na drgania na podstawie zastosowanych obciążeń.

${\ Displaystyle {[- \ omega ^ {2} \ mathbf {M} + j \ omega \ mathbf {B} + (1 +j\eta )\mathbf {K} ]}{\mathbf {d} =\mathbf {F} }}$

Interakcja dźwięk-struktura

Interakcja płyn-struktura

Kiedy wibrująca struktura styka się z płynem, normalne prędkości cząstek na granicy faz muszą być zachowane (tj. być równoważne). Powoduje to, że część energii ze struktury ucieka do płynu, z czego część promieniuje jako dźwięk, a część pozostaje w pobliżu konstrukcji i nie promieniuje na zewnątrz. W przypadku większości zastosowań inżynierskich symulację numeryczną oddziaływań płyn-struktura związanych z wibroakustyką można osiągnąć poprzez połączenie metody elementów skończonych i metody elementów brzegowych .

Zobacz też

• Akustyka
• Równanie fali akustycznej
• Fala jagnięca
• Elastyczność liniowa
• Kontrola hałasu
• Dźwięk
• Powierzchniowa fala akustyczna
• Fala
• Równanie falowe

•   Fahy F., Gardonio P. (2007). Interakcja struktury dźwięku (wyd. 2). Prasa akademicka. s. 60–61. ISBN 978-3-540-67458-0 .

Linki zewnętrzne

• asa.aip.org zarchiwizowane 19.11.1996 w Wayback Machine — witryna internetowa Acoustical Society of America