Modeling and design of structured noise control materials for modern lightweight structures
现代轻质结构的结构化噪声控制材料的建模和设计
基本信息
- 批准号:RGPIN-2020-07067
- 负责人:
- 金额:$ 2.33万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2021
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2021-01-01 至 2022-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The proposed research program is aimed at developing, quantifying and optimizing, through modeling, prototyping and testing, the acoustic performance of structured noise control materials (also known as Acoustic Meta-Materials : AMM) attached to modern lightweight structures. The targeted AMM combines the natural properties of the used structure (e.g. stiffness, backing cavity), host material (e.g. passive absorption of open cell foams) with shaped and/or resonant inclusions suitably located to ensure maximum structural, vibration and acoustic performance over the entire audible frequency range and at low frequency in particular. This represents the major and current challenge in sound insulation since in this frequency range conventional treatments are practically inefficient. Using state of the art numerical and experimental tools, the methodology includes (i) developing, implementing and validating computationally efficient full frequency spectrum vibro-acoustics models for modern lightweight structures with embedded or attached AMM under various excitations; (ii) Investigating and developing various AMM concepts; specifically, study host materials (porous elastic foams, polymers, Honeycombs.) with judiciously placed and structured inclusions (Helmholtz resonators, membranes, shaped voids, .) that target higher absorption and/or isolation performance at low frequencies; (iii) investigating methods and materials to realize the proposed design (3D printing, thermoforming) and on this basis fabricate small-scale prototypes to elucidate the main physical phenomena, verify the prediction of the developed modeling tools and quantify the variability and robustness of the developed prototypes; (iv) assess the technological readiness level of the best performing concepts using representative industrial structures and standardized vibro-acoustics tests. The outcome of this research is both fundamental knowledge (refined analytical and numerical models elucidating the used physics and guiding the design) and technology (characterization and design tools, fully functional high TRL prototypes). These developments are generic and applicable to noise and vibration control problems in the transport, aerospace and construction sectors. Moreover, several highly qualified people will be trained through this program; they will be able to support these industries and Canadian research institutions.
拟议的研究计划旨在通过建模,原型设计和测试,开发,量化和优化附着在现代轻质结构上的结构化噪声控制材料(也称为声学元材料:AMM)的声学性能。目标AMM将所用结构的自然特性(例如刚度、背腔)、主体材料(例如开孔泡沫的被动吸收)与适当定位的成形和/或共振内含物相结合,以确保在整个可听频率范围内,特别是在低频下的最大结构、振动和声学性能。这代表了隔音方面的主要和当前挑战,因为在该频率范围内,常规处理实际上是低效的。使用最先进的数值和实验工具,该方法包括(i)开发,实施和验证计算效率高的全频谱振动声学模型,用于现代轻质结构,嵌入或附加AMM在各种激励下;(ii)调查和开发各种AMM概念;特别是,研究主体材料(多孔弹性泡沫,聚合物,蜂窝)。与明智地放置和结构化的夹杂物(亥姆霍兹共振器,膜,成型空隙,.)目标是在低频下具有更高的吸收和/或隔离性能;(iii)研究实现所提出的设计的方法和材料(3D打印、热成型)并在此基础上制造小规模原型,以阐明主要物理现象,验证开发的建模工具的预测并量化开发原型的可变性和鲁棒性;(iv)使用具代表性的工业结构和标准化的振动声学测试,评估最佳性能概念的技术就绪程度。这项研究的成果是基础知识(精细的分析和数值模型,阐明所使用的物理和指导设计)和技术(表征和设计工具,功能齐全的高TRL原型)。这些发展是通用的,适用于运输,航空航天和建筑部门的噪声和振动控制问题。此外,一些高素质的人将通过该计划进行培训,他们将能够支持这些行业和加拿大的研究机构。
项目成果
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专著数量(0)
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专利数量(0)
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