VIBROACOUSTIC CONTROL USING METAMATERIAL RESONATORS

VIBROACOUSTIC CONTROL USING METAMATERIAL RESONATORS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
VIBROACOUSTIC CONTROL USING METAMATERIAL RESONATOR.pdf
Restricted to Repository staff only until 1 March 2021.

Download (2MB)

Arabic Abstract

المواد غيرالإعتيادية هي مواد فريدة تم تطويرها من مصفوفات رنانة محلية ، حيث أظهرت تأثيراً فعالاً في التقليل من الاهتزاز والصوت عند الترددات المنخفضة في المجالات المختلفة. وفي هذه الرسالة سوف يتم دراسة الذراع المتذبذب ايلر بيرنولي ، والتي هي بنية دورية ذات طول غير محدود ، حيث تم ربط الذراع المتذبذب في المصفوفات الرنانة المحلية الديناميكية والضاغط الإلتوائي ، و التي تعمل على التحكم في الاهتزاز الديناميكي ، وكما تعمل هذه الماصات كنظام فعال للتحكم بإنقال الموجات ، مما يوفر التحكم في عامل انتقال الاهتزاز . وقد لوحظ مدى فاعليتها في التحكم بخصائص الصوت للاهتمام في توجيه الموجات و ترشيحها ، كما أنه هناك مناطق لا تستطيع الموجات الانتشار بها وتسمى هذه المناطق فجوات النطاق . النهج المستخدم هو النهج التحليلي الدقيق الذي يقوم على نظرية الجمع بين البنية الدورية وطريقة العنصر الطيفي. واستناداً إلى هذه الطرق ، تم تطوير تعبيرات توفر لنا ثوابت التوهين وحسابات بنية النطاق المعقد. وقد تم استخدام الحدود غير الكلاسيكية جنباً إلى جنب مع النهج المذكور اعلاه لمعرفة التأثير على نطاق الفجوات المعقدة وقد لوحظ زيادة هذه النطاقات عند اضافة الملفات الالتوائية عند تحليل الذراع المتذبذب. وقد تم تطوير هذه التعبيرات بشكل أكبر لتحليل تأثير معاملات النظام على سلوك الفجوات في النطاق التي تتضمن أداء توهين الموجة وعرضها وموضع جميع فجوات النطاق. ولهذا تم تطوير خرائط الفجوات في النطاق ومنحنيات انتقال الاهتزازات لتحليل الاهتزاز وتقليله في البنية المحدودة من الذراع المتذبذب من خلال عامل الانتقال . كما يتبين أن استخدام إستراتيجية التحكم هذه يؤدي إلى وجود ثغرات كبيرة في النطاق في الذراع المتذبذب المحدود، حيث توفر توهينًا كبيرًا في انتقال الموجات الصوتية عن طريق امتصاص طاقة الانتقال الضرورية.

English Abstract

Metematerials are unique structural materials , which when developed from locally resonant arrays, shows a very effective attenuation behavior at low frequency vibroacoustic applications. This thesis deals with Euler Bernoulli-Beams resting on periodic supports as a host structure . Local resonators and/or torsional springs are periodically attached to the periodic beam in order to provide effective control of vibration transmission. The approach used in analysing these periodic structures is an exact analytical one, which is based on the combined theory of spectral element method and transfer matrix method. Mathematical expressions are developed for calculating attenuation constants and investigating complex banded response. Non-Classical boundary conditions are utilized to see the investigate effect on bandgaps and it is seen that torsional springs used with local resonators can enlarge the bandgaps, over which elastic waves cannot freely propagate. This configuration shows very interesting aspects in guiding the wave and providing remarkable filtering properties. Expressions are further developed to analyse the effect of various system’s parameters on the bandgaps patterns, including wave attenuation performance, width and position of all the bandgaps. Bandgap maps and vibration transmission curves are developed to analyse vibration reduction in finite periodic beams. It is shown that utilizing this control strategy induces large band gaps in finite periodic beams providing significant attenuation to the vibroacoustic waves transmission by absorbing the necessary transmitted energy.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Engineering
Mechanical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor: Hawwa, Muhammad
Committee Members: Bazoune, Abdelaziz and Abu Dheir, Numan
Depositing User: AYMAN ALDARABIE (g201602120)
Date Deposited: 01 Mar 2020 11:47
Last Modified: 01 Mar 2020 11:47
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140891