薄板および複層構造板を伝搬する曲げ波からの音響放射の解析とその応用

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屋内廊下等の誘導経路において歩行者がどの位置にいても目的地の方向を正しく知覚する誘導音再生システムを構築することを目的とした。複層構造板を伝搬する曲げ波の伝搬特性および音響放射の関係を明らかにし、音の方向を知覚しやすいとされる音声を傾斜平面波により再生することで、的確かつ円滑な誘導の実現を目指した。まず、ハニカム積層板を伝搬する曲げ波の位相速度を算出する手法を提案した。従来、ハニカム積層板は複雑な構造をもつため、積層板の曲げ剛性や曲げ波の伝搬特性はFEMシミュレーションや実験により得られてきた。しかし、これらの手法は人的および計算コストが大きくなるため、より簡易な計算手法が求められてきた。積層板の曲げ剛性や密度などのパラメーターをハニカムコアの形状や寸法、コア材の物性値を用いて算出し、積層板の曲げ運動方程式より理論式を構築した。次に、提案理論式の妥当性を示すためにコアの高さの異なる2種類のハニカム積層板を用意し、実験および有限要素法（FEM）シミュレーションにより曲げ波の位相速度を計測および計算した。その結果、理論式、FEMシミュレーションおよび実験による位相速度の周波数特性はよく一致し、提案手法がハニカム積層板を伝搬する曲げ波の伝搬特性の解析および積層板の設計に有用であることが示された。次に、この設計手法を用いて音声誘導システムに用いるハニカム積層板を設計した。設計した積層板からの音響放射を、FEMシミュレーションにより計算した。その結果、ハニカム積層板を伝搬する曲げ波により生成される傾斜平面波は、周波数によらず均一なレベルかつ一定の角度で放射されることが確認された。この結果から、目的地の方向を聴取者に示すことに有効であることが示唆された。よって、ハニカム積層板を用いる提案スピーカは音声誘導システムに適していることが明らかになった。