• Title, Summary, Keyword: 구조-음향 연성

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A Study on The Sound Transmission Properties of Sound-Structure Interaction Plate Structure (구조-음향 연성 평판 구조물의 음향전달 특성에 관한 연구)

  • 오재응;이동익;조준호;송재은;도중석
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.56-61
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    • 1995
  • 많은 공학자들은 기계 재료의 종류 및 형태에 따른 정적, 동적 특성 연구를 수행해 왔다. 특히 산업적으로 그 활용도가 높은 평판 재료에 대한 진동 특성 연구는 많이 이루어졌다. 최근에는 진동 특성을 해석하는 방법도 부분구조합성법, 감도해석법 등의 방법으로 연구가 활발히 이루어지고 있다. 한편 평판의 진동이 공기와 같은 매질로 상호 작용을 하며, 막힘이 없는 공간으로 음향을 방사하는 현상에 대한 연구도 이루어지고 있다. 그러나 평판 재료를 사용하여 기계 구조물을 제작하는 경우 많은 경우에 구조물간 결합에 의해 폐공간이 형성되고 이러한 폐공간에 의해 평판의 진동이 구조-음향 연성 현상이 발생되고, 이에 따라 평판의 진동 특성도 달라지게 된다. 이러한 구조-음향 연성에 대한 연구는 1978년 Wayne B.McDonald와 C.Kearney Barton, 1979년 R.Vaicatis에 의해 폐공간 내로의 음향 전달 현상을 연구하며 이루어졌다. 최근에 연구 동향은 이장명의 FEM과 BEM을 이용한 폐공간 내로의 음향 전달 현상을 연구하였고, V.B.Bokil에 의해 구조-음향 연성된 평판의 모드 해석 방법이 연구되었다. 한편 V.Martin에 의해 능동 소음 제어의 모델링을 좀더 정확히 하기 위해 구조 연성계를 고려한 연구도 수행되었다. 연구 결과 구조-음향 연성에 의한 평판의 고유진동수 변화를 구하였고 이 때에 경계조건을 만족하는 직교다항식을 이용한 Rayleigh-Ritz 방법을 이용하였다. 또한 이러한 해석은 실험과도 매우 잘 일치함을 알 수 있었다.

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Development of Special Purpose Computer Program for the Analysis of Car Interior Noise (자동차 차실소음 해석을 위한 전용 프로그램의 개발)

  • 박동철;강연준;이장무;김석현;김중희
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.57-61
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    • 1991
  • 최근 차량의 고급화에 따라 차실 소음 저감에 대한 연구가 많이 수행되고 있다. 차실의 소음은 주로 엔진 또는 동력전달 장치의 진동과 도로의 요철로 생기는 차체의 진동으로부터 발생된다. 차실에서 20-200Hz의 저주파수대의 소음은 주로 차체 진동과의 연성 효과로 기인한다. 따라서 이 주파수영역에 있어서 소음의 특성을 파악하기 위해서는 차실의 음향 모우드 해석과 차체 구조물의 진동과 차실 음향 모우드의 상호관계를 고려한 구조-음향 연성 해 석이 필요하다. 차실의 음향 모우드 해석을 위해서는 실험적 방법과 유한 요 소법을 이용하는 방법이 있다. 유한 요소법을 이용하여 음향 특성을 결정하 는 경우, 큰 어려움은 없으나 밀폐된 공동에서 경계면을 이루는 구조물의 진 동에 의해 음이 발생되는 경우 단순히 공간의 음향 특성만으로는 음향 응답 을 예측할 수 없게 된다. 즉, 경계면에서 반사되는 반사파는 경계면의 탄성 변위에 의해 운동 특성이 변화되어 반사되므로 입사파와 다른 특성을 가지 게 된다. 따라서 이러한 구조 진동 특성과 음향 특성을 모두 고려한 연성 해 석을 수행하여야 하며, 음향 모우드와 구조 진동 모우드와의 연성에 의한 음 향 응답 특성을 결정하기 위한 수치 해석 프로그램을 개발하게 되었다. 본 연구에서는 전.후 처리 및 사용자 편의성을 염두에 두고 차실소음해석 전용 프로그램(ACSTAP: Acoustical and structural, coupling analysis program) 을 작성하고 이를 실차에 적용하여 유용성을 보였다.

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Structural-Acoustic Coupling Analysis and Structural Modification for the Reduction of Booming Noise (BOOMING 소음 저감을 위한 구조-음향의 연성해석과 차체구조 변경)

  • 성명호;임차섭;정기섭
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.282-287
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    • 1994
  • 본 연구에서는 연구대상 차량의 소음저감 방안을 마련하기 위하여 차체의 진동 및 차실의 음향 특성해석, 연성해석을 수행하였다. 차실 음향특성을 나타내는 음향모드는 유한요소 해석으로부터 결정하였다. 이때 해석결과를 확인하기 위하여 음향모드를 측정, 수치해석결과와 비교하였다. 차실소음의 가진 특성을 갖는 차체의 진동특성은 모드시험을 통해서 결정하였다. 결정된 이들 모드들의 연성해석은 연성해석 전용 컴퓨터 프로그램을 사용하여 수행하였고, 그 결과를 소음실험 결과와 비교하여 Booming 소음에 기여가 큰 차체 panel부위를 결정하였다. 기여가 큰 panel의 진동특성 변경시 소음효과를 측정하여 구조변경 방안을 검토하였다.

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The Acoustic-structural Coupling Analysis of the Passenger Cavity Considering the Characteristic of a Roof/Airgap/Trim (루프/에어갭/내장재 효과를 고려한 차실 음향-구조 연성해석)

  • 이장무;강상욱;김석현
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.84-90
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    • 1996
  • 일반적으로 차실 음향 공동과 차체 팬널이 연성이 되는 계에 대한 소음 연성해석을 위한 해석 모델은 팬널과 공동이 직접적으로 연성이 되는 것으로 모델링되었다. 그러나 루프와 같은 팬널이 차실과 연성이 되는 경우, 루프의 진동은 차실에 직접적으로 전달되지 않고 루프 하단에 존재하는 갭과 내장판을 통하여 차실 소음에 영향을 미친다. 루프와 내장재 사이에 있는 갭의 매질은 주로 공기 도는 흡음재이다. 본 논문에서는 이러한 음향 구조 연성계를 이론적으로 해석 가능한 1차원 모델로 근사화하여 갭의 간격, 갭의 매질 특성, 내장재의 물성치 등의 변화에 따른 공동 내의 음향 응답 특성을 알아보고자 한다. 또한 위 결과를 에어갭을 고려한 3차원 차실 모델에 적용하고, 1/2 차실 모델에 대한 실험을 통하여 에어갭과 내장재의 효과를 검증한다.

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Numerical Simulation of Acoustic Radiation and Fluid/Structure Interaction Based on the Helmholtz Integral Equation (헬름홀쯔 적분 방정식에 기반을 둔 구조물의 음향방사 및 구조/음향 연성 수치해석)

  • Choi, Sung-Hoon
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • v.27 no.8
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    • pp.411-417
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    • 2008
  • An alternative formulation of the Helmholtz integral equation derived to express the pressure field explicitly in terms of the velocity vector of a radiating surface is used to solve acoustic radiation and fluid/structure interaction problems. This formulation, derived for arbitrary sources, is similar in form to the Rayleigh's formula for planar sources. Because the surface pressure field is expressed explicitly as a surface integral of the surface velocity, which can be implemented numerically using standard Gaussian quadratures, there is no need to use BEM to solve a set of simultaneous equations for the surface pressure at the discretized nodes. Furthermore the non-uniqueness problem inherent in methods based on Helmholtz integral equation is avoided. Validation of this formulation is demonstrated for some simple geometries.

Analysis of Vibration-Noise Characteristics of a Passenger Car (승용차의 진동 소음 특성 해석)

  • 성명호;이장무;김석현;박동철
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.87-92
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    • 1993
  • 본 연구에서는 반연성해석(Semi-coupling analysis) 즉 음향 응답이 구조와 음향 시스템의 모달 계수로 표현되는 방법과 구조-음향 연성계수를 이용한 소음저감의 예를 제시한다. 이전까지의 연성해석에서는 해석의 신뢰성을 위 하여 실험에서 구한 구조 모우드를 사용하였다. 그러나 설계단계에서 차실소 음을 예측하고 설계변경의 자료를 제시하기 위해서는 유한요소법을 이용한 예측이 필수적이다. 본 연구에서는 부분 구조 합성법, 주요 결합부에 상세 유한요소 모델의 정적해석등에 의한 등가모델링 기법, 감도해석을 이용한 결 합부 모델링기법을 이용한 유한요소법 구조모우드해석과 그 결과를 이용한 연성해석의 결과를 보여준다.

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Underwater Structure-Borne Noise Analysis Using Finite Element/Boundary Element Coupled Approach (유한요소/경계요소 연성해석을 통한 수중 구조기인소음 해석)

  • Lee, Doo-Ho;Kim, Hyun-Sil;Kim, Bong-Ki;Lee, Seong-Hyun
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.36 no.7
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    • pp.789-796
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    • 2012
  • Radiated noise analysis from a ship structure is a challenging topic owing to difficulties in the accurate calculation of the fluid-structure interaction as well as owing to a massive degree of freedom of the problem. To reduce the severity of the problem, a new fluid-structure interaction formulation is proposed in this paper. The complex frequency-dependent added mass and damping matrices are calculated using the high-order Burton-Miller boundary integral equation formulation to obtain accurate values over all frequency bands. The calculated fluid-structure interaction effects are added to the structural matrices calculated by commercial finite element software, MSC/NASTRAN. Then, the impedance and underwater radiation noise due to an excitation of structure are calculated. The present formulation is applied to a ship to calculate the underwater radiated noise.

A Numerical Method for Analysis of the Sound and Vibration of Waveguides Coupled with External Fluid (외부 유체와 연성된 도파관의 진동 및 소음 해석 기법)

  • Ryue, Jung-Soo
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • v.29 no.7
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    • pp.448-457
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    • 2010
  • Vibrations and wave propagations in waveguide structures can be analysed efficiently by using waveguide finite element (WFE) method. The WFE method only models the 2-dimensional cross-section of the waveguide with finite elements so that the size of the model and computing time are much less than those of the 3-dimensional FE models. For cylindrical shells or pipes which have simple cross-sections, the external coupling with fluids can be treated theoretically. For waveguides of complex cross-sectional geometries, however, numerical methods are required to deal with external fluids. In this numerical approach, the external fluid is modelled by the boundary elements (BEs) and connected to WFEs. In order to validate this WFE/BE method, a pipe submerged in water is considered in this study. The dispersion diagrams and point mobilities of the pipe simulated are compared to those that theoretically obtained. Also the acoustic powers radiated from the pipe are predicted and compared in both cases of air and water as an external medium.

Acoustic Structure Interaction Analysis of the Core Support Barrel for Pump Pulsation Loads (펌프 맥동하중에 대한 노심지지배럴 집합체의 음향-구조 연성해석)

  • Lee, Jang Won;Moon, Jong Sung;Kim, Jung Gyu;Sung, Ki Kwang;Kim, Hyun Min
    • Transactions of the KSME C: Technology and Education
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    • v.5 no.2
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    • pp.127-134
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    • 2017
  • The reactor internals shall be secured in safety and structural integrity under various vibrational loading conditions. Thus, U.S. NRC, Regulatory Guide 1.20 requires the evaluation for the reactor internals due to acoustic induced vibration including the response to the reactor coolant pump pressure pulsation. This paper suggests a methodology to develop an analytical model of the core support barrel accounting for the fluid around the structure and to analyze the responses to the pump pulsation loads using acoustic structure interaction analysis. The analysis results were compared with those of US Palo Verde 1 CVAP and showed a good agreement. Thus, it is expected that the suggested methodology could be an efficient way to evaluate the response of the core support barrel to the pump pulsation loads.