Modeling and design of structured noise control materials for modern lightweight structures
现代轻质结构的结构化噪声控制材料的建模和设计
基本信息
- 批准号:RGPIN-2020-07067
- 负责人:
- 金额:$ 2.33万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2022
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2022-01-01 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The proposed research program is aimed at developing, quantifying and optimizing, through modeling, prototyping and testing, the acoustic performance of structured noise control materials (also known as Acoustic Meta-Materials : AMM) attached to modern lightweight structures. The targeted AMM combines the natural properties of the used structure (e.g. stiffness, backing cavity), host material (e.g. passive absorption of open cell foams) with shaped and/or resonant inclusions suitably located to ensure maximum structural, vibration and acoustic performance over the entire audible frequency range and at low frequency in particular. This represents the major and current challenge in sound insulation since in this frequency range conventional treatments are practically inefficient. Using state of the art numerical and experimental tools, the methodology includes (i) developing, implementing and validating computationally efficient full frequency spectrum vibro-acoustics models for modern lightweight structures with embedded or attached AMM under various excitations; (ii) Investigating and developing various AMM concepts; specifically, study host materials (porous elastic foams, polymers, Honeycombs.) with judiciously placed and structured inclusions (Helmholtz resonators, membranes, shaped voids, .) that target higher absorption and/or isolation performance at low frequencies; (iii) investigating methods and materials to realize the proposed design (3D printing, thermoforming) and on this basis fabricate small-scale prototypes to elucidate the main physical phenomena, verify the prediction of the developed modeling tools and quantify the variability and robustness of the developed prototypes; (iv) assess the technological readiness level of the best performing concepts using representative industrial structures and standardized vibro-acoustics tests. The outcome of this research is both fundamental knowledge (refined analytical and numerical models elucidating the used physics and guiding the design) and technology (characterization and design tools, fully functional high TRL prototypes). These developments are generic and applicable to noise and vibration control problems in the transport, aerospace and construction sectors. Moreover, several highly qualified people will be trained through this program; they will be able to support these industries and Canadian research institutions.
拟议的研究计划旨在通过建模、原型设计和测试来开发、量化和优化附着在现代轻质结构上的结构化噪声控制材料(也称为声学超材料:AMM)的声学性能。目标 AMM 将所用结构的自然特性(例如刚度、背衬腔)、主体材料(例如开孔泡沫的被动吸收)与适当位置的成形和/或共振夹杂物相结合,以确保在整个结构中实现最大的结构、振动和声学性能。整个可听频率范围,特别是低频。这代表了隔音方面当前的主要挑战,因为在此频率范围内,传统处理方法实际上效率低下。使用最先进的数值和实验工具,该方法包括(i)开发、实施和验证在各种激励下具有嵌入式或附加 AMM 的现代轻质结构的计算高效的全频谱振动声学模型; (ii) 研究和开发各种 AMM 概念;具体来说,研究具有明智放置和结构化内含物(亥姆霍兹谐振器、膜、成形空隙等)的主体材料(多孔弹性泡沫、聚合物、蜂窝),以实现低频下更高的吸收和/或隔离性能; (iii) 研究实现拟议设计的方法和材料(3D打印、热成型),并在此基础上制造小型原型以阐明主要物理现象,验证所开发建模工具的预测并量化设计的可变性和鲁棒性开发原型; (iv) 使用代表性工业结构和标准化振动声学测试来评估最佳性能概念的技术准备水平。这项研究的成果既是基础知识(阐明所用物理原理并指导设计的精细分析和数值模型)又是技术(表征和设计工具、功能齐全的高 TRL 原型)。这些发展是通用的,适用于运输、航空航天和建筑领域的噪声和振动控制问题。此外,还将通过该项目培养多名高素质人才;他们将能够支持这些行业和加拿大研究机构。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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