Chương 3 của luận án đã giải quyết được bài toán truyền âm qua kết cấu tấm kép composite cốt sợi trực hướng, chứa khoang không khí, cụ thể:
Đã phát triển và xây dựng được phương trình dao động âm cho tấm kép composite lớp chữ nhật, cốt sợi trực hướng.
Bằng phương pháp tách mốt, tác giả đã tìm được nghiệm của bài toán dao động của tấm kép chữ nhật, trực hưóng, hữu hạn dưới tác dụng của nguồn âm thanh.
86
Đặc biệt, luận án đã tìm được biểu thức tường minh để tính tổn thất truyền âm qua tấm kép composite chữ nhật, cốt sợi trực hướng chịu liên kết bản lề và ngàm bốn cạnh.
Từ các hệ thức thiết lập được, luận án đã xây dựng được một chương trình máy tính trong môi trường Matlab để tính tổn thất truyền âm qua kết cấu tấm kép chữ nhật bằng composite trực hướng với các liên kết khác nhau.
Chương trình tính cho kết quả tin cậy và cho phép đánh giá định lượng ảnh hưởng của các thông số như: loại vật liệu composite, cấu hình vật liệu composite, góc âm tới, kích thước tấm (chiều dài, chiều rộng, độ dày), độ dày khoang khí và điều kiện biên đến khả năng cách âm của tấm kép composite lớp.
Các kết quả số đã cho thấy: Tấm kép composite Boron/Epoxy có khả năng cách âm tốt hơn tấm kép Fiberglass/Epoxy, Kevlar/epoxy và tấm Graphite/epoxy. Tổn thất truyền âm của tấm kép với cấu hình [90/90/90/90]s cao hơn tấm với các cấu hình khác: [0/90/0/90]s, [0/0/0/0]s, và [90/0/0/90]s. Khi tăng độ dày tấm hoặc tăng độ dày lớp không khí thì tổn thất truyền âm qua tấm kép composite lớp trực hướng sẽ tăng lên. Với cùng thông số hình học và vật liệu, tấm kép chịu liên kết ngàm bốn cạnh có khả năng cách âm tốt hơn tấm bản lề bốn cạnh. Tổn thất truyền âm của tấm kép composite lớp cao hơn tấm kép bằng nhôm. Khả năng cách âm của tấm kép composite tốt hơn tấm đơn composite với cùng các thông số kỹ thuật.
Các kết quả nghiên cứu chính trong chương này đã được tác giả công bố trong Tuyển tập các công trình khoa học, Hội nghị Cơ học toàn quốc [CT6], [CT7]; Tạp chí Cơ học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt nam [CT9]; Tạp chí Khoa học & Công nghệ, Viện Hàn lâm KH&CN Việt nam [CT10] và Proceedings of the International Conference on Engineering Research and Application-ICERA [CT12], được chỉ mục bởi SCOPUS. Các tài liệu này được chỉ rõ trong “Danh mục các công trình liên quan đến luận án đã được công bố” trong trang 140 của luận án.
87
CHƯƠNG 4. TRUYỀN ÂM QUA TẤM COMPOSITE SANDWICH LÕI XỐP
Chương 4 của luận án sẽ tập trung vào xây dựng mô hình và giải bài toán truyền âm qua kết cấu tấm composite sandwich trực hướng, lõi xốp, hay còn được gọi là tấm kép composite trực hướng có lõi là vật liệu xốp dựa vào lý thuyết tấm mỏng Kirchhoff, lý thuyết vật liệu xốp của Biot và phương pháp tách mốt. Đi tìm công thức liên quan đến các đặc trưng dao động âm của kết cấu và lập chương trình trong môi trường Matlab để tính tổn thất truyền âm qua tấm composite sandwich trực hướng, hữu hạn, các điều kiện biên tựa bản lề hoặc ngàm bốn cạnh bị kích thích bởi các sóng âm biến thiên điều hòa trong môi trường không khí. Tiếp theo, luận án tiến hành khảo sát số về ảnh hưởng của các thông số kết cấu, vật liệu và thông số âm đến khả năng cách âm của kết cấu tấm composite sandwich cốt sợi trực hướng, lõi xốp.
4.1. Mô hình kết cấu tấm composite sandwich lõi xốp
Giả sử, một tấm kép composite lớp hình chữ nhật, trực hướng, đồng nhất, hữu hạn và đủ mỏng được điền đầy lõi giữa hai tấm bằng vật liệu xốp còn được gọi là tấm composite sandwich và được minh họa như hình 4.1. Tấm kép này được đặt trong miền không gian vô hạn cách âm hoàn toàn. Tấm dưới được kích thích bởi một sóng âm phẳng biến thiên điều hòa với góc tới, φ và góc phương vị, θ bất kỳ gây ra dao động
của tấm (Hình 4.1a).
Hình 4.1. Sơ đồ truyền âm qua tấm kép composite lớp có lõi xốp hình chữ nhật trực hướng hữu hạn liên kết bản lề hoặc ngàm bốn cạnh: (a) nhìn tổng thể; (b) nhìn theo cạnh của tấm
trong mặt phẳng xoz.
Dao động của tấm dưới được truyền qua lớp xốp đàn hồi tới tấm trên gây ra bởi sự biến đổi áp suất, do đó, sóng âm được truyền qua. Miền tới và miền truyền qua được
88