K-space analyse van complexe grootschalige periodieke structuren

Tijdens zijn operationele opdracht, is een vervoersgemiddelde onderworpen aan breedband akoestische, aërodynamische en structuur - gedragen excitaties. De transportmiddelen, zoals vliegtuigen, ruimtelanceerders, schepen, auto's, treinen, enz., zijn ontworpen om een primair doel te verwezenlijken, gewoonlijk om een lading (passagiers, goederen, satellieten, bijvoorbeeld) van een punt naar een andere over te brengen, altijd houdend een hoog niveau van comfort, veiligheid en overleefbaarheid van de lading. De nationale en internationale regelgeving inzake geluidshinder is steeds strenger; wetenschappers en industriële spelers worden geconfronteerd met deze uitdagingen bij de ontwikkeling van nieuwe materialen en nieuwe ontwerpkeuzes.\

Samengestelde materialen, complexe geometrieën en nieuwe ontwerpconcepten worden onderzocht, waardoor de studie en de voorspelling van de vibroakoestische respons van deze structuren een enorme uitdaging. De complexiteit maakt de afleiding van analytische modellen moeilijker te verkrijgen; het gebruik van numerieke tools is van cruciaal belang. Een van de meest gebruikte methoden is de FE-modellering (Finite Element), maar de enorme hoeveelheid vrijheidsgraden in combinatie met hoge computerkosten beperkt het gebruik ervan in het lage frequentiebereik. In de afgelopen decennia zijn verschillende methoden afgeleid om de verspreidingskenmerken van de structuren te verkrijgen; een van de meest voorkomende methoden is de Wave Finite element Method (WFEM), die gebaseerd is op de golfvoortplanting. Deze methode is toegepast op verschillende eenvoudige en complexe structuren, die een 1D- en 2D-formulering afleiden, ook uitgebreid tot gebogen structuren.

Onlangs is een energieke benadering afgeleid van de methode van Prony, de Inhomogeneous Wave Correlation (IWC) methode. Deze benadering heeft haar toepasbaarheid in het middenhoge frequentiebereik, waar de modale overlapping vrij hoog is. De IWC-methode is gebaseerd op de projectie van het golfveld op een inhomogene golf. De dominante golvenumber wordt bij elke frequentie verkregen door maximalisatie van de correlatiefunctie tussen het geprojecteerde golfveld en de inhomogene golf.

In dit verband wordt een uitgebreide versie van de IWC-methode afgeleid, waarmee de verspreidingscurves van complexe structuren kunnen worden beschreven: Periodieke smalle platen, samengestelde platen, geribde panelen, samengestelde gebogen schalen en gebogen geribbelde panelen. De methode heeft het voordeel om te worden toegepast in een operationele omgeving, waarbij gebruik wordt gemaakt van sparse acquisitielocaties. Er wordt een volledige analyse van de verspreidingskenmerken uitgevoerd, zelfs in aanwezigheid van periodieke elementen en apparatuur voor trillingscontrole, die de direct met elkaar verband houdende bandhiaten in bepaalde frequentiegebieden en de verzwakking van het trillingsniveau beschrijven. Er wordt een numerieke en experimentele schatting van de verliesfactor van de structurele demping berekend. Een beschrijving van de lokale dynamiek in aanwezigheid van kleinschalige resonatoren, van het periodiciteitseffect en de identificatie van het multimodale gedrag worden ook vastgelegd.

Alle resultaten van de numerieke simulaties worden experimenteel gevalideerd op complexe grootschalige meta-structuren, zoals een 3D-gedrukt sandwichpaneel, een gebogen samengesteld gelamineerd sandwichpaneel en een aluminium zijpaneel aan de zijkant van het vliegtuig. Het effect van industrieel georiënteerde 3D-gedrukte kleinschalige resonatoren op de trillings-akoestische respons van de overwogen structuren wordt uitgevoerd, waarbij rekening wordt gehouden met zowel diffuus akoestisch veld als mechanische excitaties.