مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کنترل غیرفعال امواج آکوستیکی گذرنده از یک پوسته دو انحنایی به کمک مواد پیزوالکتریک

نویسندگان
روح الله طالبی توتی 1
رحمت شهبازی گندمکاری 2
حامد درویش گوهری 2
1 استادیار/دانشگاه علم و صنعت ایران
2 مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران
چکیده
در کار حاضر کنترل صوت گذرنده از یک پوسته دوانحنایی لایه‌ای با استفاده از مدار شنت سلفی-مقاومتی مطالعه می شود. از این رو ابتدا معادلات ارتعاشی یک پوسته دوانحنایی به همراه چندلایه پیزوالکتریک با استفاده از اصل همیلتون استخراج و با نتایج سایر محققان اعتبارسنجی می شود. در ادامه با اضافه نمودن یک مدار شنت موازی با یک صفحه پیزوالکتریک، تأثیر روش شنت رزونانسی جهت کنترل غیرفعال افت اتقال صوت گذرنده از این پوسته ها تحلیل می شود. با اضافه کردن مدار شنت به مجموعه مشخص می گردد، در فرکانس تشدید تنظیم شده این روش می تواند تا حدود مطلوبی دامنه صوت گذرنده از پوسته های دوانحنایی را در این فرکانس کاهش دهد. در انتها با به کارگیری سه مدار شنت که هر یک به صورت موازی با یک لایه پیزوالکتریک قرار گرفته می شود، کنترل غیرفعال افت انتقال صوت در پوسته های دوانحنایی مورد بررسی قرار می گیرد. در این بررسی مشخص می گردد، استفاده از چند مدار شنت به صورت همزمان می تواند افت اتقال صوت سازه را در فرکانس تشدید به صورت قابل ملاحظه ای بهبود بخشد. در انتها با بکارگیری الگوریتم ژنتیک، جهت بهینه سازی پارامترهای مدار شنت، کارایی این مدار افزایش داده می شود. نتایج بهبود عملکرد مدارهای بهینه شده بر روی کاهش انتقال صوت گذرنده از پوسته دو انحنایی در فرکانس تشدید تا حدود 80 دسی بل نشان می دهد.
کلیدواژه‌ها
کنترل غیرفعال
پوسته دوانحنایی
مدار شنت
الگوریتم ژنتیک

موضوعات

عنوان مقاله English

Passive control of acoustic wave transmitted through a doubly curved shell by piezoelectric material

نویسندگان English

Rahmat Shahbazi Gandomkari 2
Hamed Darvish Gohari 2
2 Department of Mechanical Engineering, Iran University of science and technology, Tehran, Iran
چکیده English

In this work, transmitted sound power control through a doubly curved laminated shell by the aid of RL-shunt is investigated. Therefore, vibration equations of a doubly curved shell with piezoelectric layers are firstly derived utilizing Hamilton’s principle. Then, the obtained equations are verified considering the results reported by other researchers. In addition, by applying a shunt circuit, which is parallel to the piezoelectric layer, the effect of resonant shunt method in passive control of the sound transmission loss of the shell is explored. It is indicated that with applying the shunt circuit, and then tuning the circuit with the resonance frequency, the amplitude of sound transmission loss has been significantly reduced. In next step, by applying three shunt circuits, parallel with one piezoelectric layer, it is found that passive control of this doubly curved structure can decrease the sound transmitted in resonant frequency. Finally, performance of these circuits is improved by using genetic algorithm to optimize RL-shunt circuit parameters. As a prominent result, it is shown that this method has an excellent effect on improvement of sound transmission loss up to 80dB.

کلیدواژه‌ها English

passive control
doubly curved shell
shunt circuit
genetic algorithm
[1] A. Loghmani, M. Danesh, M. Keshmiri, M. M. Savadi, Theoretical and experimental study of active vibration control of a cylindrical shell using piezoelectric disks, Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control, Vol. 34, No. 3, pp. 269-287, 2015.
[2] J. He, X. Chen, Integrated topology optimization of structure/vibration control for piezoelectric cylindrical shell based on the genetic algorithm, Shock and Vibration, Vol. 2015, 2015.
[3] Z. Song, L. Zhang, K. Liew, Active vibration control of CNT-reinforced composite cylindrical shells via piezoelectric patches, Composite Structures, Vol. 158, pp. 92-100, 2016.
[4] M. Abid, M. Abbes, J. Chazot, L. Hammemi, M. Hamdi, M. Haddar, Acoustic response of a multilayer panel with viscoelastic material, International Journal of Acoustics and Vibration, Vol. 17, No. 2, pp. 82, 2012.
[5] F. X. Xin, T. J. Lu, Analytical modeling of sound transmission across finite aeroelastic panels in convicted fluids, J Acoust Soc Am, Vol. 128, No. 3, pp. 1097-107, Sep, 2010.
[6] H. Yue, Y. Lu, Z. Deng, H. Tzou, Experiments on vibration control of a piezoelectric laminated paraboloidal shell, Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 82, pp. 279-295, 2017.
[7] F. A. C. Viana, V. Steffen Jr, Multimodal vibration damping through piezoelectric patches and optimal resonant shunt circuits, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Vol. 28, No. 3, pp. 293-310, 2006.
[8] N. W. Hagood, A. von Flotow, Damping of structural vibrations with piezoelectric materials and passive electrical networks, Journal of Sound and Vibration, Vol. 146, No. 2, pp. 243-268, 1991.
[9] K. Yamada, H. Matsuhisa, H. Utsuno, K. Sawada, Optimum tuning of series and parallel LR circuits for passive vibration suppression using piezoelectric elements, Journal of sound and vibration, Vol. 329, No. 24, pp. 5036-5057, 2010.
[10] J. J. Hollkamp, Multimodal passive vibration suppression with piezoelectric materials and resonant shunts, Journal of intelligent material systems and structures, Vol. 5, No. 1, pp. 49-57, 1994.
[11] D. Niederberger, A. Fleming, S. R. Moheimani, M. Morari, Adaptive multi-mode resonant piezoelectric shunt damping, Smart Materials and Structures, Vol. 13, No. 5, pp. 1025, 2004.
[12] E. Carrera, S. Brischetto, P. Nali, Plates and shells for smart structures: classical and advanced theories for modeling and analysis: John Wiley & Sons, 2011.
[13] M. S. Howe, Acoustics of fluid-structure interactions: Cambridge university press, 1998.
[14] P. M. Morse, K. U. Ingard, Theoretical acoustics: Princeton university press, 1968.
[15] J. Zhou, A. Bhaskar, X. Zhang, Sound transmission through a double-panel construction lined with poroelastic material in the presence of mean flow, Journal of Sound and Vibration, Vol. 332, No. 16, pp. 3724-3734, 2013.
[16] R. Talebitooti, M. Zarastvand, H. Gohari, Investigation of power transmission across laminated composite doubly curved shell in the presence of external flow considering shear deformation shallow shell theory, Journal of Vibration and Control, pp. impress1077546317727655, 2017.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 18، شماره 7
آبان 1397
صفحه 170-176