Investigation of the reflection and transmission of sound through an elastic layer with inclusions using the finite element method

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

This paper describes an approach based on the finite element method for numerical modeling of the absorption properties of acoustic materials. The emphasis is on rubber-like materials with inclusions of cavities that provide resonant dissipation mechanisms. An approbation of the developed methodology and a study of the accuracy of the method by comparison with previously published results are presented. An analysis of changes in the acoustic properties of a heterogeneous material under external load conditions in a linear formulation is carried out.

Sobre autores

I. Usacheva

Federal Research Center “Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences named after A.V. Gaponov-Grekhov”

Email: usacheva@ipfran.ru
46, Uljanov st., 603950, Nizhny Novgorod, Russia

I. V’yushkina

Federal Research Center “Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences named after A.V. Gaponov-Grekhov”

46, Uljanov st., 603950, Nizhny Novgorod, Russia

P. Korotin

Federal Research Center “Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences named after A.V. Gaponov-Grekhov”

46, Uljanov st., 603950, Nizhny Novgorod, Russia

M. Salin

Federal Research Center “Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences named after A.V. Gaponov-Grekhov”

46, Uljanov st., 603950, Nizhny Novgorod, Russia

Bibliografia

  1. Бобровницкий Ю.И., Томилина Т.М.Поглощение звука и метаматериалы (обзор) // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 5. С. 517–525.
  2. MeyerE.,KuhlW.,OberestH.,SkudrzykE.,TammK.Soundabsorptionandsoundabsorbersinwater.Washington,D.C.:ASA, 1947.270 p.
  3. Захарьев Л.Н., Леманский А.А.К задаче дифракции на “черном” теле // Радиоэлектроника. 1969. Т. 14. № 11. С. 1930–1932.
  4. Бобровницкий Ю.И.Отрицательная масса и упругость // Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 1. С. 36–40.
  5. Бобровницкий Ю.И.Акустический метаматериал с необычными волновыми свойствами // Акуст. журн. 2015. Т. 61. № 3. С. 283-293.
  6. Бобровницкий Ю.И.Модели и общие волновые свойства двумерных акустических метаматериалов и сред // Акуст. журн. 2014. Т. 60. № 2. С. 137–144.
  7. Бобровницкий Ю.И., Томилина Т.М., Лактионова М.М.Дискретная модель метаматериалов с потерями // Акуст. журн. 2016. Т. 62. № 1. С. 3–9.
  8. Бобровницкий Ю.И.Эффективные параметры и энергия акустических метаматериалов и сред // Акуст журн. 2014. Т. 60. № 2. С. 137–144.
  9. Hai T., Tap N.Numerical investigation of microstructure effect on acoustic properties of underwater anechoic coatings // J. Science and Technique. 2019. November.
  10. Wang G., Wen J., Han X., Zhao H.Finite difference time domain method for the study of band gap in two-dimensional phononic crystals (In Chinese) //Astra Phys., Sin. 2003. V. 52. P. 1943–1947.
  11. IvassonS.M.Sound absorption be viscoelastic coatings with periodically distributed cavities // J. Acoust. Soc. Am. 2006. V. 119 (6). P. 3558–3567.
  12. Fu X., Jin Z., Yin Y., Liu B.Sound absorption of a rib-stiffned plate covere by anechoic coatings // J. Acoust. Soc. Am. 2015. V. 137 (3). P. 1551–1556.
  13. Guan Y.-J., Xu Y.-W., Ge Y., Sun H.-X., Yuan S.-Q., Liu X.-J.Low-frequency low-reflection bidirectional sound insulation tunnel with ultrathin lossy metasurfaces // Applied Sciences. 2022. V. 12. P. 3470.
  14. Kim H., Kwom Y., Lee S., Kim J., Park D.Development of a metasilencer considering flow in HVAC systems // Applied Sciences. 2022. V. 12. P. 11322.
  15. Leonhardt U.Optical conforming mapping // Science. 2006. V. 312. № 5781. P. 1777–1780.
  16. Долин Л.С.Невидимые сферические объекты из изотропных материалов // Изв. вузов. Радиофизика. 2021.Т. 64. № 2.С. 138–152.
  17. Liu J., Guo H., Wang T.A review of acoustic metamaterials and phononic crystals // Crystals.2020.V. 10.P.305.
  18. Викторова Р.Н., Тютекин В.В.Физические основы создания звукопоглощающих материалов с использованием среды с комплексной плотностью // Акуст. журн. 1998. Т.44. №3. С. 331–336.
  19. Крынкин С.В., Тютекин В.В.Оптимизация характеристик звукопоглощающих материалов на основе резиноподобных сред с тяжелыми включениями // Акуст. журн. 2001. Т. 48. № 4. С. 523–532.
  20. Федотовский В.С. Поперечные волны в дисперсном метаматериале со сферическими включениями // Акуст. журн. 2015. Т. 61. № 3. С. 311–316.
  21. Казаков Л.И.Ячеечные модели вязкоупругой среды с твердыми сферическими включениями // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 2. С. 173–181.
  22. Шамаев А.С., Шумилов В.В.Прохождение плоской звуковой волны через слоистый композит с компонентами из упругого и вязкоупругого материалов // Акуст. журн.2015.Т.61.№1.С. 10–20.
  23. Kushwaha M., Halevi P., Martínez G., Dobrzynski L., Djafari-Rouhani B.Theory of acoustic band structure of periodic elastic composites // Phys. Rev.1994. № 49. P.2313–2322.
  24. Зинкевич О.Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.
  25. Севрюков O., Соков E., Суворов A. и др.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022663702 “САТЕС ДК”, 2022 г.
  26. Suvorov A.S., Sevriukov O.F., Sokov E.M., Salin M.B., Zaitseva S.G. and Sharagina V.A.Software for Acoustic Design // J. Applied Mathematics and Physics.2023.V. 11.P. 2515–2522.
  27. Салин М.Б., Соков Е.М., Суворов А.С.Численный метод исследования акустических характеристик сложных упругих систем на основе суперэлементов и аналитических граничных условий // Научно-технический сборник “Гидроакустика”. 2011. Вып. 14. № 2. С. 36–46.
  28. Суворов А.С., Соков Е.М., Артельный П.В.Численное моделирование излучения звука с использованием акустических контактных элементов // Акуст. журн. 2014. Т. 60.№6.С. 663–672.
  29. Salin M.B., Smirnov S.A., Suvorov A.S., Usacheva I.A., V’yushkina I.A.Integral absorbing boundary conditions optimized for modelling of acoustic radiation of elongated bodies // J. Applied Mathematics. 2022. V. 2022. Article ID 9524376. P. 1–10.
  30. ISO 10534-2:1998. Acoustics — determination of sound absorption coefficient and impedance in impedances tubes — part 2: Transfer-function method, 1998.
  31. ISO 10534-1:1996. Acoustics — determination of sound absorption coefficient and impedance in impedances tubes — part 1: Method using standing wave ratio, 1996.
  32. Акустика в задачах: учеб. пособие для физ.-мат. специальностей вузов. Под ред. Гурбатова С.Н., Руденко О.В. М.: Наука, Физмалит, 1996. 336 с.
  33. Шендеров Е.Л.Волновые задачи гидроакустики. М.: Судостроение, 1972.348 с.
  34. Бойко А.И., Глазанов В.Е., Махайлов А.В., Тютекин В.В.Экспериментальные исследования элементов акустических экранов из резины с цилиндрическими каналами // Акуст. журн.2003.Т.49.№ 1.С. 123–126.
  35. Cook R.D., Malkus D.S., Plesha M.E.Consepts and Applications of Finite Element Analysis. Wiley, 1988. 630 p.
  36. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П.Теоретические основы акустики океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. C. 243–246.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).