구조 음향학

구조 음향학은 구조물의 기계적 파동과 그것들이 인접한 매체와 어떻게 상호작용하고 방사하는지에 대한 연구다.구조 음향 분야는 유럽과 아시아에서 흔히 진동음이라고 불린다.^{[citation needed]}구조 음향 분야에서 일하는 사람들은 구조 음향 전문가로 알려져 있다.^{[citation needed]}구조 음향 분야는 소음, 전도, 수중 음향 및 물리적 음향과 같은 여러 다른 음향 분야와 밀접하게 관련될 수 있다.

구조물의^[1] 진동

압축파 및 전단파(등방성, 균질 재료)

압축파(종단파라고도 함)는 파동 운동과 같은 방향(또는 반대 방향)으로 팽창하고 수축한다.파동 방정식은 파동의 움직임을 x 방향으로 지시한다.

${\displaystyle {\partial ^{2}u \partial x^{2}}={1 \over c_{L}^{2}}:{\partial ^{2}u \partial t^{2}}:}}$

여기서 $u{\displaystyle }$ ${\displaystyle u}$은 변위, $c{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$은 종파 속도다.이것은 1차원 음향파 방정식과 같은 형태를 가지고 있다. ${\displaystyle c_{}}$ ${\$는 구조물의 특성(전구계 B ${\displaystyle B}$ 및$$ 밀도 $\rho {\displaystyle }$ ${\displaysty \rho$에 의해 결정된다$$.

${\displaystyle {c_{L}}={\sqrt{B \over \rho}}}$

구조물의 2차원이 파장과 관련하여 작을 때(일반적으로 빔이라고 함) 파장 $속도$는 B ${\displaystyle B}$ 대신$$ Youngs modulus $E{\displaystyle }${\$displaystyle E$}에 의해 지시되며$$ 결과적으로 무한대 매체보다 느리다.

전단파는 전단 강성으로 인해 발생하며 유사한 방정식을 따르지만, 변위는 파동 운동과 수직인 횡방향에서 발생한다.

${\displaystyle {\property ^{2}w \over x^{2}}={1 \over c_{s}^{2}}:{\w \w \rever t^{2}}}}}$

전단파 속도는 $E{\displaystyle }$ ${\디스플레이$ 스타일 $E}$ 및$$ $B{\displaystyle }$ ${\디스플레이$ 스타일 $B}$보다 작은$$ $전단계수{\displaystyle }$ G ${\디스플레이$ 스타일 $G}$에 의해 제어되므로 전단파가 종파보다 느리게 된다$.$

보와 플레이트의 휨파

대부분의 소리 방사선은 굴곡(또는 휨) 파동에 의해 발생하는데, 이는 구조물이 전파되면서 횡방향으로 변형된다.휨파는 압축파나 전단파보다 복잡하며 기하학적 성질은 물론 재료 특성에 따라 달라진다.다른 주파수가 다른 속도로 이동하기 때문에 그것들은 또한 분산적이다.

모델링 진동

유한요소해석을 이용하여 복잡한 구조물의 진동을 예측할 수 있다.유한 요소 컴퓨터 프로그램은 요소 기하학적 구조와 재료 특성에 기반한 질량, 강성 및 댐핑 매트릭스를 조립하고 적용된 하중을 기반으로 한 진동 응답을 해결한다.

${\displaystyle {\mathbf{2}\mathbf {M} +j\omega \mathbf {B} +(1+j\eta )\mathbf {K}{\mathbf {d} =\mathbf {F}}}}}}}}:{\mathbf {F}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}$

음향 구조 상호작용^[2]

유체-구조 상호작용

진동 구조물이 액체와 접촉할 때, 인터페이스의 정상 입자 속도를 보존해야 한다(즉, 등가물임).이로 인해 구조물에서 나오는 에너지의 일부가 액체로 빠져나가게 되고, 일부는 소리로 방사되며, 일부는 구조물 근처에 머물면서 방출되지 않는다.대부분의 엔지니어링 애플리케이션의 경우, 진동음향에 관련된 유체 구조 상호작용의 수치 시뮬레이션은 유한 요소 방법과 경계 요소 방법을 결합하여 달성할 수 있다.

참고 항목

• 음향학
• 음향파 방정식
• 양파
• 선형탄성
• 소음제어
• 소리
• 표면 음향파
• 웨이브
• 파동 방정식

참조

• Fahy F., Gardonio P. (2007). Sound Structure Interaction (2nd ed.). Academic Press. pp. 60–61. ISBN 978-3-540-67458-0.

외부 링크

• asa.aip.org—미국음향학회 회원사