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Reduktion tieffrequenter Schalltransmission mittels Metamaterialien: Simulation und Experiment

Algermissen, Stephan and Monner, Hans Peter (2019) Reduktion tieffrequenter Schalltransmission mittels Metamaterialien: Simulation und Experiment. In: Smarte Strukturen und Systeme, pp. 49-61. Shaker Verlag. Symposium für Smarte Strukturen und Systeme 4SMARTS, 22.-23. Mai 2019, Darmstadt, Deutschland. ISBN 978-3-8440-6425-4

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Abstract

Effiziente Maßnahmen zur Reduktion tieffrequenter Schalltransmission durch dünnwandige Strukturen sind seit vielen Jahren Gegenstand der Forschung. Aufgrund großer Wellenlängen und des Massegesetzes erzielen rein passive Dämmstoffe im Frequenzbereich unter 500 Hz zumeist nicht zufriedenstellende Ergebnisse. Aktive Systeme zur Schallreduktion sind auf diesen Frequenzbereich spezialisiert und schaffen hier Abhilfe. In zahlreichen Simulationen und Experimenten konnte ihre Wirksamkeit in der Vergangenheit nachgewiesen werden. Nichtsdestotrotz sind aktive Systeme stets mit einem hohen Aufwand an Sensorik, Aktuatorik und Rechentechnik verbunden. Die aufkommende 3D-Druck Technologie ermöglicht völlig neue Arten des Multi-Material-Designs komplexer, passiver Strukturen. Auf diese Weise können sogenannte akustische Metamaterialien gedruckt werden, die die Schalltransmission, -reflexion und -absorption in neuartiger Weise beeinflussen. Gedruckte, miniaturisierte Tilger in gitterförmiger Anordnung sind in der Lage, die Schalltransmission dünnwandiger Strukturen über die Grenzen des gegebenen Massegesetzes hinaus zu reduzieren. In diesem Artikel wird eine 110x110x1 mm³ große und ebene Platte mit einer Anordnung von 5x5 miniaturisierten Tilgern ausgestattet. Die Tilger sind als Biegebalken mit Endmasse ausgeführt. Das gummiartige Material des Balkens besitzt einen niedrigen E-Modul und eine hohe innere Dämpfung. Auf diese Weise kann eine niedrige Eigenfrequenz bei gleichzeitig kompakter Bauweise erreicht werden. In vorangegangenen Versuchen wurde die gedruckte Platte bereits in einem eigens zu diesem Zweck gebauten Akustik-Prüfstand hinsichtlich der Wirksamkeit der Tilger untersucht. Die Ergebnisse werden in diesem Artikel aufgegriffen und durch Finite Elemente Simulationen der Strukturdynamik und der Akustik ergänzt. Im Prüfstand konnte das die Platte anregende Schallfeld zur Verwendung in der Simulation vermessen werden. Ein Vergleich der Oberflächenschwingungen und der abgestrahlten Schallleistung der Platte in Simulation und Experiment erlaubt eine Anpassung der Materialparameter. Die Parameter finden Verwendung in der Dimensionierung und Optimierung zukünftiger Metamaterialien.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/127628/
Document Type:Conference or Workshop Item (Speech)
Title:Reduktion tieffrequenter Schalltransmission mittels Metamaterialien: Simulation und Experiment
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Algermissen, StephanStephan.Algermissen (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0507-8195
Monner, Hans PeterHans.Monner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5897-2422
Date:May 2019
Journal or Publication Title:Smarte Strukturen und Systeme
Refereed publication:Yes
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Page Range:pp. 49-61
Editors:
EditorsEmail
Wiedemann, MartinUNSPECIFIED
Melz, TobiasUNSPECIFIED
Publisher:Shaker Verlag
ISBN:978-3-8440-6425-4
Status:Published
Keywords:Metamaterialien, 3D-Druck, Tilger, Schalltransmission
Event Title:Symposium für Smarte Strukturen und Systeme 4SMARTS
Event Location:Darmstadt, Deutschland
Event Type:national Conference
Event Dates:22.-23. Mai 2019
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:fixed-wing aircraft
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L AR - Aircraft Research
DLR - Research theme (Project):L - Structures and Materials
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute of Composite Structures and Adaptive Systems > Adaptronics
Deposited By: Algermissen, Dr.-Ing. Stephan
Deposited On:12 Jun 2019 09:50
Last Modified:12 Jun 2019 09:50

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