بررسی عددی صفحه جاذب ارتعاشات، تحت ورودی غیر خطی
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-11 (11)
کد مقاله : 1129-ISAV2022 (R2)
نویسندگان
گروهی مهندسی مکانیک/ دانشکده مهندسی/ دانشگاه بوعلی سینا همدان
چکیده
فرامواد آکوستیک غیرخطی (NAMs) خواص فوق‌العاده‌ای برای کاهش ارتعاشات با فرکانس پایین و پهنای باند از خود نشان می‌دهند. علی‌رغم توجه زیادی که در این زمینه بوده است. ویژگی‌های عجیب‌وغریب و مکانیسم‌های فیزیکی زیربنای عملکردهای فعال NAM به‌طور کامل درک نشده‌اند. علاوه بر این، تحقیقات بر روی تشعشعات صوتی سازه‌های NAM گزارش نشده است. در اینجا ما به‌طور سیستماتیک ارتعاش یک صفحه NAM و تابش صوتی آن را با استفاده از روش‌های تجربی و نظری بررسی می‌کنیم. ما به‌طور تجربی نشان می‌دهیم که صفحه NAM می‌تواند باعث کاهش قابل‌توجه ارتعاش و تشعشع صدا در یک باند فرکانس فوق‌العاده کم و وسیع، معمولاً از 20 تا 1800 هرتز، بدون هیچ عنصر میرایی مصنوعی باشد. این به جفت غیرخطی بین تشدیدهای محلی متعدد و میرایی برخورد اصطکاک غیرخطی نسبت داده می‌شود. این به درک پیشنهاد دو استراتژی طراحی برای دستیابی به ارتعاشات بسیار کم و پهنای باند و سرکوب تشعشعات صدا با NAM ها کمک میکند. علاوه بر این، مکانیسم‌های حاکم بر ویژگی‌های باند بسیار کم و پهنای باند، ازجمله شکاف‌های باند، اشباع خروجی تشدیدهای غیرخطی، پمپاژ انرژی کارآمد به دلیل هارمونیک‌ها و هرج‌ومرج بالا و مدولاسیون دامنه‌ها و شکل‌های مدال تشدید غیرخطی را روشن می‌کنیم. این مکانیسم‌ها و رفتارهای موجی متنوع به هم مرتبط هستند و هم‌زمان رخ می‌دهند. مطالعه گزارش‌شده پاسخ‌هایی به چندین سؤال کلیدی بااهمیت در طراحی، مکانیک و کاربردهای فرا مواد غیرخطی ارائه می‌دهد.
کلیدواژه ها
Title
Numerical investigation of vibration absorber plate, under non-linear input
Authors
Atefeh Ahmadi
Abstract
Nonlinear acoustic metamaterials (NAMs) exhibit excellent properties for damping low-frequency and broadband vibrations. Despite the great attention that has been in this field. Peculiarities and physical mechanisms underlying the active functions of NAM are not fully understood. Furthermore, research on acoustic radiation of NAM structures has not been reported. Here we systematically investigate the vibration of a NAM plate and its acoustic radiation using experimental and theoretical methods. We experimentally demonstrate that the NAM plate can significantly reduce vibration and sound radiation over a wide and ultra-low frequency band, typically from 20 to 1800 Hz, without any artificial damping elements. This is attributed to nonlinear coupling between multiple local resonances and nonlinear frictional collision damping. It helps to understand the proposal of two design strategies to achieve very low vibration and bandwidth and noise radiation suppression with NAMs. In addition, we elucidate the mechanisms governing the ultra-low band and bandwidth properties, including band gaps, output saturation of nonlinear resonances, efficient energy pumping due to high harmonics and chaos, and modulation of amplitudes and modal shapes of nonlinear resonances. These various mechanisms and wave behaviors are interrelated and occur simultaneously. The reported study provides answers to several key questions important in the design, mechanics, and applications of nonlinear metamaterials.
Keywords
Vibrations, Acoustics, nonlinearity, metamaterial plane, sound
مراجع
<p>[1] X. Fang, J. Wen, B. Bonello, J. Yin, and D. Yu, “Ultra-low and ultra-broad-band nonlinear acoustic metamaterials,” Nat. Commun., vol. 8, no. 1, 7112, doi: 1101108/s41412-112-11121-9.</p>
<p>[7] X. Fang, J. Wen, D. Yu, G. Huang, and J. Yin, “Wave propagation in a nonlinear acoustic metamaterial beam considering third harmonic generation,” New J. Phys., vol. 71, no. 17, 7118, doi: 110118881012- 7101/aaf16e.</p>
<p>[0] X. Zhang, H. Yu, Z. He, G. Huang, Y. Chen, and G. Wang, “A metamaterial beam with inverse nonlinearity for broadband micro-vibration attenuation,” Mech. Syst. Signal Process., vol. 169, p. 112871, 7171, doi: 1101111/j.ymssp.71710112871.</p>
<p>[4] X. Fang, J. Wen, B. Bonello, J. Yin, and D. Yu, “Wave propagation in one-dimensional nonlinear acoustic metamaterials,” New J. Phys., vol. 19, no. 6, 7112, doi: 110118881012-7101/aa1d49.</p>
<p>[6] X. Fang, P. Sheng, J. Wen, W. Chen, and L. Cheng, “A nonlinear metamaterial plate for suppressing vibration and sound radiation,” Int. J. Mech. Sci., vol. 778, no. June, p. 112420, 7177, doi: 1101111/j.ijmecsci.71770112420</p>
<p>[1] X. Fang, J. Wen, L. Cheng, and B. Li, “Bidirectional elastic diode with frequency-preserved nonreciprocity,” Phys. Rev. Appl., vol. 16, no. 6, 7171, doi: 1101110/PhysRevApplied.160164177.</p>
<p>[2] A. Putra and D. J. Thompson, “Radiation efficiency of unbaffled and perforated plates near a rigid reflecting surface,” J. Sound Vib., vol. 001, no. 77, pp. 6440–6469, 7111, doi: 1101111/j.jsv.71110160100.</p>
<p>[8] B. Laulagnet, “Sound radiation by a simply supported unbaffled plate,” J. Acoust. Soc. Am., vol. 110, no. 6, pp. 7461–7417, 1998, doi: 1101171810477216.</p>