Analytische Koinzidenzfrequenzvariation von Sandwichplatten mithilfe geometrischer Wabenkernvariation

Abstract

Bei der Koinzidenzfrequenz strahlen Strukturen den Schall effizient ins Fernfeld ab. Leichtbaustrukturen wie Sandwichplatten besitzen eine geringe Koinzidenzfrequenz, weil bei diesen Strukturen eine geringe Masse und eine hohe Steifigkeit zusammenkommen. Die Koinzidenz kann je nach Anwendung störend sein und eine Anpassung dieser Frequenz ist dann wünschenswert. Dieser Beitrag zeigt einen analytischen Ansatz zur Koinzidenzberechnung von Sandwichplatten mit geometrisch unterschiedlichen Wabenkernen. Sandwichplatten besitzen wegen ihres Aufbaus zwei Koinzidenzen, weil sich die Decklagen relativ zueinander symmetrisch oder antisymmetrisch bewegen können. Die Koinzidenzfrequenzen werden mithilfe eines analytischen Ansatzes zur Schalldämmmaßberechnung ermittelt. Dieser Ansatz wird mit einer orthotropen Steifigkeitsberechnung für regelmäßige Wabenkerne in Abhängigkeit der Zellgeometrie kombiniert. Die Materialien und die Masse der Kerne sowie der Decklagen bleiben gleich. Eine Größenvariation der Wabenkerne zeigt, dass sich eine Koinzidenzfrequenz nur geringfügig ändert, während sich die zweite Koinzidenzfrequenz in einer Frequenzbreite um 2 und 6 kHz und das Schalldämmmaßes um bis zu 3 dB verändert. Diese Veränderungen sind auf die Steifigkeitsänderung durch die Größenvariation zurückzuführen und deren unterschiedlicher Einfluss auf die Relativbewegung der Decklagen. Eine experimentelle Validierung der gewonnen Ergebnisse steht noch aus. Der analytische Ansatz zeigt bereits, dass die Koinzidenz von Sandwichplatten ohne zusätzliche Masse und nur mithilfe der Kerngeometrie angepasst werden kann.