بررسی انتقال امواج آکوستیک از پوسته استوانه ای ساندویچی با هسته سیال الکترورئولوژیکال

کنترل ارتعاش و انتقال صوت از سازه های الاستیک موضوع حیاتی در بسیاری از سیستم های مهندسی از صنایع اتومبیل تا ماشین کاری، ساختارهای عمرانی، کشتی سازی، صنایع هوا و فضا می باشد. دو رویکرد مشخص برای کنترل معمولاً استفاده می شود که کنترل غیر فعال و کنترل فعال نامیده می شود. در کنترل غیرفعال خصوصیات ماده در سازه مورد بررسی، مثلاً میرایی و سفتی، به گونه ای به کار گرفته می شود که پاسخ دینامیکی سیستم را تغییر دهد. اما خصوصیات ماده در چنین سازه هایی از پیش از فرآیند طراحی یا ساخت آن ها تعیین می شود و آن ها به سختی می توانند خود را با تغییرات محیطی ناخواسته تطبیق دهند. به منظور غلبه بر این مشکل مواد هوشمند به جای ساختارهای معمولی مورد استفاده قرار گرفتند تا با تغییرات محیط سازگار شوند. در این پایان نامه، رفتار آکوستیکی یک پوسته استوانه ای ساندویچی هوشمند که حاوی سیالات الکترورئولوژیکال (erf) یا مگنتورئولوژیکال (mrf) می باشد و در یک سیال ایده آل غوطه ور بوده و توسط یک موج صفحه ای هارمونیکی تحریک شد، مورد بررسی قرار گرفت. هدف از این مطالعه، مدل سازی و بررسی خصوصیات آکوستیکی یک سیستم هوشمند حاوی سیال الکترورئولوژیکال و مگنتورئولوژیکال به روش تحلیلی بوده است. معادلات حرکت سیستم، با به کار گیری همزمان تئوری پوسته نازک و اصل همیلتون به دست آمد. سپس با در نظر گرفتن شرایط مرزی استوانه و به کار گیری تئوری آکوستیک خطی، میدان جابه جایی و میدان فشار آکوستیکی با استفاده از توابع ویژه متعامد بر اساس سری-های بی نهایت پی ریزی گردید. از دو مدل مدول برشی مختلط و ماده کلوین برای مدل سازی سیالات الکترورئولوژیکال و مگنتورئولوژیکال استفاده می-شود که در این پایان نامه از مدل ماده کلوین استفاده شد به خاطر این که در این نوع مدل سازی ترم کار ویسکوز نیز در نظر گرفته می شود که به شرایط واقعی نزدیکتر است. برای اعتبار سنجی مدل سازی، فرکانس طبیعی سیستم با فرکانس طبیعی که از روش اجزاء محدود به دست آمده مقایسه شد و تطابق خوبی بین مدل تحلیلی و مدل عددی مشاهده شد. یکی از پارامترهای اساسی در بررسی رفتار ارتعاشات آکوستیک سازه استوانه ای و همچنین تحلیل انتقال صوت، پارامتر افت انتقال صوت (tl) است که به صورت نسبت توان صوت ورودی به توان صوت منتقل شده (که خود تابعی از میدان جابه جایی و فشار است) تعریف می شود لذا افت انتقال صوت محاسبه شد. سپس پارمترهای مهم فیزیکی و هندسی تأثیر گذار بر افت انتقال صوت نظیر قدرت میدان الکتریکی و مغناطیسی، زاویه برخورد موج و ضخامت لایه هسته هوشمند در بازه فرکانسی وسیع مورد بحث و بررسی قرار گرفت و همچنین افت انتقال صوت برای یک میدان صوتی پراکنده (دیفیوز) با یک توزیع جهتی نرمال انرژی با استفاده از تابع وزنی گاوس محاسبه شد. شدت میدان الکتریکی یا مغناطیسی به نظر می رسد تاثیر قابل توجهی روی افت انتقال صوت نداشت. همچنین با افزایش زاویه موج ورودی افت انتقال صوت افزایش پیدا کرد. تغییرات ضخامت اثری با پهنای باند زیاد روی افت انتقال صوت در کل محدوده فرکانسی داشت. اما معمولا استوانه بایستی با ضخامت حداقل طراحی شود به خاطر محدودیت وزنی که دارد در چنین حالت هایی تحلیل انجام شده در این کار بسیار مفید خواهد بود. نتایج به دست آمده برای دو ماده الکترورئولوژیکال و مگنتورئولوژیکال با هم مقایسه شد و مشاهده شد افت انتقال صوت در ماده مگنتورئولوژیکال نسبت به ماده الکترورئولوژیکال بیشتر می باشد.