اثرات پارامترهای هندسی بر رفتار کاهش صوت فرامواد آکوستیکی نوع غشاء با جرم صلب متصل به آن

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-8 (8) XML اصل مقاله (824.86 K)
کد مقاله : 1102-ISAV2022 (R1)
نویسندگان
1دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران
2آزمایشگاه رسانه، دانشگاه ام آی تی
چکیده
فرامواد آکوستیکی نوع غشایی در سال‌های اخیر به دلیل ظرفیت بالا در ایجاد شکاف‌های فرکانسی در پهنای باند فرکانس بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. تا به امروز، رویکردهای تحلیلی و عددی متعددی برای مطالعه و ارزیابی عملکرد آکوستیکی این نوع فرامواد در جهت بهبود رفتار آکوستیکی توسعه یافته‌اند. این مقاله با استفاده از روش تطبیق نقطه‌ای و تحلیل وایبروآکوستیکی کوپل شده برای تعیین میزان افت انتقالی، عوامل هندسی مختلف شامل ضخامت غشا،کشش غشاء، وزن و شعاع جرم متصل را بررسی می‌کند. در این مقاله ما بررسی می کنیم که چگونه این عوامل هندسی به کنترل نویز کمک می کنند. علاوه بر این، شبیه‌سازی تمام-موج این غشاهای دارای جرم متصل برای اعتبارسنجی عددی نتایج انجام می‌شود. مقاله در اینجا بینشی را در مورد چگونگی تنظیم پارامترهای هندسی غشاهای دارای جرم متصل برای گسترش پهنای باند مطلوب و کاهش فرکانس حداکثر افت انتقالی به منظور کنترل نویز فرکانس پایین ارائه می دهد.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Effects of Geometrical Factors on Sound Silencing Behaviour of Mass Attached Membrane-Type Acoustic Metamaterials
Authors
Seyyedmohammad Aghamiri, Mohammad J. Mahjoob, Reza Ghaffarivardavagh, Farzad A. Shirazi
Abstract
Membrane-type acoustic metamaterials have attracted significant attention in recent years due to their capacity to generate low-frequency band gaps. To date, numerous analytical and numerical approaches have been developed to study and evaluate the acoustic performance of this type of metamaterial toward improving their sound silencing behaviour. This paper examines different geometrical factors of the mass-attached membrane, including the thickness and pretension of the membrane, the weight, and the radius of the attached mass by using the point-wise matching method and a coupled analytical vibroacoustic analysis to determine the transmission loss of the metamaterial. We investigate how these geometrical factors contribute to sound silencing. Addi-tionally, the full-wave simulation of these mass-attached membranes is carried out to validate the results numerically. The paper herein provides insight into how the geometrical parameters of mass-attached membranes can be tuned to broaden the silencing bandwidth and lower the frequency of the transmission loss peak in order to control low-frequency noise.
Keywords
Membrane-type acoustic metamaterial, frequency bandwidth, low-frequency regime, transmission loss, anti-resonance frequency
مراجع
<div class="page" title="Page 8" dir="ltr"> <div class="layoutArea"> <div class="column"> <p><span>1. Münzel, Thomas, et al. "The adverse effects of environmental noise exposure on oxidative stress and&nbsp;</span>cardiovascular risk." Antioxidants &amp; redox signalling&nbsp;28.9, 873-908 (2018).</p> <p><span>2. Cummer, Steven A., Johan Christensen, and Andrea Alù. "Controlling sound with acoustic metamate</span>rials." Nature Reviews Materials 1.3 1-13 (2016).</p> <div class="page" title="Page 8"> <div class="layoutArea"> <div class="column"> <p><span>3. Safaei, Mohsen, Henry A. Sodano, and Steven R. Anton. "A review of energy harvesting using piezo- electric materials: state-of-the-art a decade later (2008&ndash;2018)." Smart Materials and Structures </span><span>28.11 </span><span>113001 (2019). </span></p> </div> </div> <div class="layoutArea"> <div class="column"> <p><span>4. Choi, Jaehoon, Inki Jung, and Chong-Yun Kang. "A brief review of sound energy harvesting." Nano&nbsp;</span>energy 56 169-183 (2019).</p> </div> </div> <div class="layoutArea"> <div class="column"> <p><span>5. Kim, Yooil, Ji-Sik Kim, and Gi-Woo Kim. "A novel frequency selectivity approach based on travelling&nbsp;</span>wave propagation in mechano-luminescence basilar membrane for artificial cochlea." Scientific reports 8.1 1-8 (2018).</p> </div> </div> <div class="layoutArea"> <div class="column"> <p><span>6. Lu, Zhenbo, et al. "Membrane-type acoustic metamaterial with eccentric masses for broadband sound isolation." Applied Acoustics </span><span>157 </span><span>107003 (2020).<br />7. Zhou, Guojian, et al. "An approach to broaden the low-frequency bandwidth of sound insulation by regulating dynamic effective parameters of acoustic metamaterials." Journal of Physics D: Applied Physics </span><span>52.21 </span><span>215102 (2019). </span></p> <p><span>8. US patent No. 8,752,667 (McKnight. G. P., Chang, C. M. 2014) </span></p> <p><span>9. Xu, Ruochen, and Zhenbo Lu. "Eccentric Mass Designs of Membrane-Type Acoustic Metamaterials to Improve Acoustic Performance." IRC-SET 2018. Springer, Singapore, 275-288 (2019). </span></p> <ol start="10"> <li> <p><span>Zhou, Guojian, et al. "Broadband low-frequency membrane-type acoustic metamaterials with multi- state anti-resonances." Applied Acoustics </span><span>159 </span><span>107078 (2020). </span></p> </li> <li> <p><span>Huang, Yonghu, et al. "Sound insulation properties of membrane-type acoustic metamaterials with petal-like split rings." Journal of Physics D: Applied Physics </span><span>55.4 </span><span>045104 (2021). </span></p> </li> <li> <p><span>Watanabe, Keita, Mikiya Fujita, and Kenji Tsuruta. "Design of non-circular membranes meta-surfaces for broadband sound absorption." Japanese Journal of Applied Physics </span><span>59.SK </span><span>SKKA06 (2020). </span></p> </li> <li> <p><span>Chen, Yangyang, et al. "Analytical coupled vibroacoustic modelling of membrane-type acoustic met- amaterials: Membrane model." The Journal of the Acoustical Society of America </span><span>136.3 </span><span>969-979 (2014). </span></p> </li> </ol></div> </div> </div> </div> </div> </div>