Experimental Study on Suppression of Vibration and Sound Pressure by Using Multiple Frequencies Absorber

Abstract

In the present study, a size-optimized dynamic vibration absorber (DVA) is used to improve the sound absorption performance against vertical incident waves and reduce the structural sound generated by impact. The DVA model used in this paper has seven size parameters, and its natural frequencies are nonlinear depending on the size parameters. To identify the size parameters for ensuring that the DVA has desirable natural frequencies, DVA size optimization is performed using a gradient-based optimizer with nonlinear constraints. The proposed DVA is validated by conducting two experiments. In the two-microphone impedance tube experiment, a 3D printed plate with sound absorption characteristics for a single frequency was able to absorb sounds of multiple frequencies after attachment of the optimized DVA. In the impact experiment conducted using the polycarbonate plate, vibration and sound pressure were reduced by setting the DVA attachment position based on the results of an eigenfrequency analysis.|현대 사회에서 건축물 및 자동차, 항공기 등의 기계적 진동과 소음들이 발생하고 이것을 저감하는 흡음 소재를 개발하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구는 동흡진기의 원리를 활용하여 기존에 개발된 평면파 흡수 장치의 성능을 향상하고 충격으로 인한 구조물의 소리를 저감한다. 동흡진기로 진동과 음향을 동시에 저감한 다는 것에 본 논문의 독창성이 있다. 본 논문에서 사용된 동흡진기 모델은 7개 파라미터를 가지고 있다. 고정된 제약조건을 가진 동흡진기 모델은, 파라미터 5가지가 변화함에 따라 다른 고유진동수를 가진다. 5개 파라미터와 주파수는 비선형 관계이며 직접 크기를 선정하기 어렵기 때문에 크기 최적화 방법을 이용한다. 크기 최적화는 SQP 알고리즘을 사용하였고 중앙 유한 차분법 기울기를 기반으로 하였으며 비선형 제약조건들하에서 최소의 목적 함숫값을 갖도록 계산되었다. 첫 번째 실험으로 2개 마이크를 사용하는 임피던스 튜브 측정 방법을 사용하였다. PLA 재료로 3D 프린팅된 판 구조물의 소리 흡음 계수를 측정하였고 최적화된 동흡진기를 부착하여 흡음 성능이 향상되는 것을 확인하였다. 두 번째 실험으로 한쪽 면이 고정된 폴리카보네이트 판 구조물에 최적화된 동흡진기를 부착하여 충격으로 발생하는 진동과 구조 음의 저감을 확인하였다. 본 연구에서는 외력의 방법을 일정하게 하였다. 판 구조물은 외력에 따라 진동 특성에 다르기 때문에 외력에 따른 동흡진기 부착 위치를 최적화하는 추가적인 연구가 필요하다.