مدل ارتجاعی تغییرشکل نسبی صفحه برای ویژگی‌های صوتی صفحه‌های کامپوزیت پشت‌بند-سفت‌کننده

از مدل ارتجاعی نظری استفاده می‌شود تا عملکرد کاهش اختلال لایه اندود مطیع بررسی شود که به صفحه پشت‌بند-سفت‌کننده دوره‌ای تحت تهییج مکانیکی هماهنگ-زمان متصل شده است. مورد عمومی سازه غوطه‌ور در دو سیال متفاوت شبیه‌سازی واسطه سیال بیرونی و درونی سازه‌های بدنه در محیط زیرآبی است. از نظریه ارتجاعی تغییرشکل نسبی صفحه استفاده می‌شود تا حرکت‌های برش و اتساع لایه اندود تابع و صفحه ارتجاعی مدل‌سازی شود، در حالی که معادله اسکالر هلمولتز برای شرح حرکت‌های دو سیال استفاده می‌شود. جفت‌سازی ارتعاشی صوتی با تقویت جابجایی و تداوم کشش در میانجی‌های لایه مجاور تحقق می‌یابد، همراه با نیروهای واکنش پشت‌بند-سفت‌کننده که با معرفی آنها، آنها را به عنوان تنش‌های پراکنده گسسته تلقی می‌کنیم. معادله‌های ارزش مرزی منتج سیستم با اجرای تکنیک تغییرشکل فوریه حل می‌شوند، که بر این اساس کاهش اختلال را می‌توان با توجه به لایه اندود تابع به شکلی مطلوب محاسبه کرد. بررسی‌های عددی برای بررسی تاثیرات ضخامت اندود، ویژگی‌های مادی اندود، زاویه تابش و محل تهییج بر کاهش اختلال اجرا می‌شوند. نتایج نظری ارائه شده در این پژوهش هدایتی ارزشمند برای تحقیقات تجربی و طراحی ساختاری مربوط به تاثیرات جفت‌زدایی لایه‌های اندود مرتبط با به ساختارهای ارتجاعی در محیط زیرآب است. © 2016 الزویر ماسون SAS. تمام حقوق محفوظ است.

ترکیب عملکرد صوتی و مکانیکی ساختارهای کامپوزیت اهمیت زیادی در بسیاری از کاربردهای مهندسی دارد، چون این ساختارها اغلب تابع تهییج‌های دینامیک و صوتی هستند (Ehsan Omidi, 2016; Li et al., 2013; Li and Lyu, 2014; Reza Ansari, 2016; Xin and Lu, 2016; Chen and Huang, 2015). در این میان، کاهش اختلال با لایه‌های اندود تابع متصل به ساختارهای زیرآبی برای ارتقاء ضدصدا کردن سازه توجه فزاینده‌ای به خود جلب کرده است (Hladky-Hennion and Decarpigny, 1991; Keltie, 1998; Tao et al., 2010). لایه اندود ساخته شده از مصالح نسبتاً نرم به تقویت تغییرشکل ضخامت بر سازه ارتجاعی تحت بارگذاری سیال کمک می‌کند، بنابراین باعث جفت‌زدایی حرکت‌های سازه‌ ارتجاعی و سیال پیرامون می‌شود (Berry et al., 2001; Foin et al., 2000). طرح صوتی این سازه‌های اندودشده نیازمند مدل‌سازی صحیح نظری پاسخ کاهش اختلال لایه اندود تابع است. هدف این مقاله ایجاد مدل ارتجاعی نظری برای کاهش اختلال حاصل شده با منضم کردن لایه اندود تابع به صفحه پشت‌بند-سفت‌کننده دوره‌ای غوطه‌ور در سیال‌ها است. آثار زیادی به مطالعه عملکرد صوتی و مکانیکی سازه‌های کامپوزیت اختصاص یافته‌اند. برای نمونه، رویکرد لایه‌هوشمند-جامع-عنصر به منظور تحلیل ارتعاش آزاد و ایستای خطی صفحه‌های ساندویچی کامپوزیت است ((Hasheminejad and Miri, 2007; Li et al., 2013; Pandey and Pradyumna, 2015; Sadeghpour et al., 2016; Sahoo et al., 2016). اثر ضدصدای کامپوزیت‌های ذره به صورت تجربی بررسی شد، و نتیجه‌گیری شد اتلاف انتقال کامپوزیت‌ها به صورت غیرخطی با افزایش اصطکاک حجم پرکننده بیشتر می‌شود. (Liang and Jiang, 2012). علاوه بر این، عملکرد مکانیکی، حرارتی و صوتی کامپوزیت‌ها به لحاظ تجربی از دیدگاه شرایط تولید بررسی شد (David and Francesco, 2015; Hao et al., 2013). در واقع، نظریه صفحه نازک کرچوف عموماً استفاده می‌شود تا پاسخ‌های صوتی و ارتعاشی پیکربندی‌های پانل تک یا چندلایه مدل‌سازی شود (Keltie, 1993; Legault and Atalla, 2010; Lin and Garrelick, 1977; Mace, 1980; Narayanan and Shanbhag, 1981; Xin and Lu, 2010a). برای بررسی تاثیرگذاری تغییر شکل برش و اینرسی چرخشی، نظریه صفحه میندلین برای مدل‌سازی صفحه‌های ضخیم توسعه یافت (Gholami et al., 2016; Mindlin, 1951; Park and Mongeau, 2008). برای شرح دقیق‌تر تنش‌های و جابجایی‌های سه‌بعدی، باید از نظریه ارتجاعی جامدات برای رسیدگی به رفتارهای موج برش و اتساع لایه‌های جامد استفاده کرد (Ko, 1997; Maidanik and Tucker, 1974; Qu and Meng, 2014). به دست آوردن پیش‌بینی‌های دقیق در بسامدها و تعداد موج‌ها اهمیت زیادی دارد، زیرا نظریه‌های صفحه نمی‌توانند این کار را بکنند. با اتخاذ نظریه ارتجاعی، جاکینز و گانارد مدلی نظری برای انعکاس صوت از صفحه‌های صاف ارتجاعی چندلایه فرموله کردند (Jackins and Gaunaurd, 1986)، در حالی که چانان و کوگو طرحی صوتی برای صفحه‌های سه لایه با جدایی‌سازی بالای صوتی در قالب ترکیب‌های مختلف مواجهه و مواد اصلی اجرا کردند (Chonan and Kugo, 1991). «کو» مدلی نظری برای ارزیابی اثربخشی لایه الاستومر بدون هوا ثبت کرد که کاملاً با صفحه نامتناهی در کاهش اختلال موجود در سازه پیوند می‌خورد (Ko, 1997). اغلب برای مواجهه با سازه‌های صفحه پوشیده شده با لایه‌های اندود، نظریه ارتجاعی نیز با نظریه صفحه نازک ترکیب شد، که نتایج دقیق کارآمد می‌دهد. برای نمونه، با تمرکز بر پاسخ سرعت سیگنال صفحه‌های اندود شده الاستیک، «کلتی» مدل تحلیلی برای اندود ارتجاعی تابع متصل به صفحه نازک غوطه‌ور ایجاد کرد (Keltie, 1998). با مدل‌سازی لایه جفت‌زدایی با نظریه ارتجاعی سه وجهی، بری و همکاران، تحلیل نظری برای پاسخ ارتعاشی صوتی صفحه مستطیلی تحت پشتیبانی ساده متناهی با لایه جفت‌زدایی و غوطه‌ور در سیال سنگین ارائه کردند. اگرچه مسائل انتقال و پرتوافکنی صوتی سازه‌های صفحه اندود ارتجاعی به شکلی گسترده بررسی شده‌اند، کاهش نویز تحقق یافته با الحاق لایه اندود تابع به سازه صفحه (به خصوص صفحه پشت‌بند-سفت‌کننده دوره‌ای) به ندرت بررسی شده است. چون رابطه بین کاهش نویز و اتلاف انتقال صدا مشخصاً تبیین نشده‌ است (Tao et al., 2010)، بررسی مستقل رفتار کاهش نویز لایه اندود تابع اهمیت برجسته‌ای برای درک اثربخشی ضد‌صوتی اندود دارد. هدف این پژوهش پرداختن منصفانه به این مسئله است. با کاربرد تکنیک تغییرشکل فوریه، مدل ارتجاعی سه بعدی برای بررسی کاهش نویز لایه اندود تابع مرتبط با صفحه پشت‌بند-سفت‌کننده پیشنهاد می‌شود. این مدل قادر است به موردی بپردازد که سازه در دو سیال متفاوت در دو طرف غوطه‌ور شده است، و بنابراین به شکلی مطلوب می‌تواند محیط واقعی سازه‌های زیرآبی را شبیه‌سازی کند. برای نمایش، بررسی‌های عددی برای تعیین مقدار تاثیرات پارامترهای سیستم اصلی (برای مثال ضخامت اندود، زاویه تابعش، ویژگی‌های ماده اندود و محل تهییج) بر کاهش نویز لایه اندود تابع اجرا شدند.