< Terug naar vorige pagina

Project

Ontwikkeling van innovatieve vibro-akoestische metamaterialen met structurele draagkracht door middel van een modelgebaseerde ontwerpmethodologie

De vraag naar verbeterde statische of dynamische prestaties, gekoppeld aan stijgende klantverwachtingen en strengere regelgeving, vereist dat mechanische systemen voldoen aan steeds strenger en soms tegenstrijdige normen. De behoefte aan robuustheid en betrouwbaarheid vereist dat de systemen een verhoogde structurele stijfheid hebben. Dit staat echter in contrast met de trend naar lichtgewicht ontwerpen, gemotiveerd door milieu bezorgheden, en de groeiende nadruk op het verbeteren van de vibro-akoestische prestaties, gedreven door bezorgdheden over geluidsoverlast.

In de afgelopen decennia zijn nauwkeurig ontworpen structuren ontstaan die deze tegenstrijdige eisen in balans brengen. Sandwichpanelen, bestaande uit twee buitenste lagen en een kern, hebben het potentieel aangetoond voor een hoge stijfheid-massa verhouding, terwijl metamaterialen zijn opgekomen als lichtgewicht oplossingen die uitblinken in geluids- en trillingsreductie binnen gerichte frequentiebereiken. Onlangs is de fusie van beide concepten, genaamd sandwich-metastructuren, opgekomen om de sterke punten te benutten en de beperkingen van elk onafhankelijk te overwinnen. Ondanks recente vooruitgang ontbreekt een uitgebreide analyse en ontwerpcyclus van deze sandwich-metastructuren terwijl hun potentieel nog aangetoond moet worden.

Om sandwich-metastructuren te ontwikkelen die de tegenstrijdige eisen van lichtgewicht, zelfondersteunend en goede akoestische prestaties in balans brengen, moeten uitdagingen op drie verschillende niveaus worden aangepakt: de onderliggende fysische fenomenen van de structuren zijn niet volledig bekend, hun analyse wordt bemoeilijkt vanwege de bijbehorende berekeningskosten en er ontbreekt een geautomatiseerd ontwerpkader. Dit proefschrift pakt deze uitdagingen aan door (i) het ontwikkelen van een golfmodusbijdrage methodologie die dispersiecurves en geluidsoverdrachtsverliesanalyses verbindt, (ii) het onderzoeken van de efficiëntie van twee modelreductietechnieken voor de versnelling van dispersiecurve berekeningen en (iii) het voorstellen van een vibro-akoestisch topologieoptimalisatiekader voor het geautomatiseerde ontwerp van de kernen van de sandwich-metastructuur. De resultaten van het onderzoek zullen nieuwe sandwich meta-structuren mogelijk maken die bijdragen aan een stillere samenleving zonder de kritieke prestatiecriteria van de dynamische systemen in gevaar te brengen.

Datum:21 aug 2020 →  Heden
Trefwoorden:noise and vibration control, model-based design, through-thickness metamaterials
Disciplines:Akoestiek, geluid en trillingsgerelateerde ingenieurskunde, Dynamica, vibratie en vibratiecontrole, Computer aided engineering, simulatie en design, Numerieke modellering en design
Project type:PhD project