Từ những nghiên cứu tổng quan trình bày ở trên, ta thấy:
Vấn đề truyền âm qua các kết cấu kim loại đẳng hướng bị kích thích bởi sóng âm điều hòa trong môi trường không khí hoặc chất lỏng tĩnh đã được nghiên cứu từ lâu bằng nhiều lý thuyết và phương pháp khác nhau như: phương pháp giải tích, phương pháp phần tử hữu hạn (FEM), phương pháp phần tử biên (BEM), phương pháp phân tích sóng, phương pháp ma trận truyền, phương pháp ASAC (Active Structural Acoustic Control), phương pháp áp điện (a patch-mobility method), phương pháp điều khiển chủ động (ACM- the Active Control Method) v.v. dựa trên các lý thuyết tấm khác nhau như: lý thuyết tấm cổ điển, lý thuyết tấm biến dạng cắt bậc nhất, lý thuyết Biot cho vật liệu xốp v.v.
Mỗi phương pháp nghiên cứu kể trên đều có ưu và nhược điểm khác nhau. Chẳng hạn, phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp phần tử biên cho hiệu quả cao đối với bài toán truyền âm trong dải tần số thấp nhưng đối với các tần số cao, đòi hỏi chi phí tính toán lớn. Bằng phương pháp áp điện, thời gian tính toán giảm đáng kể so với phương pháp tổng hợp sóng phẳng cổ điển và phương pháp phần tử hữu hạn, tuy nhiên, phương pháp này chỉ thích hợp với các nghiên cứu ở tần số cao. Phương pháp ASAC tỏ ra kém hiệu quả khi kết cấu tấm bị kích thích bởi một trường âm khuếch tán. Phương
35
pháp ACM kiểm soát được dạng dao động uốn và dạng dao động dọc nên làm tăng đáng kể tổn thất truyền âm, nhưng phương pháp này chỉ phù hợp với vùng tần số thấp (0 < f < 600 Hz). Phương pháp ma trận truyền có thể dự đoán khả năng cách âm của tấm có kích thước vô hạn bằng vật liệu composite đẳng hướng ngang như Mat hoặc SMC (Sheet Molding Compound). Tuy nhiên, phương pháp ma trận truyền tỏ ra không phù hợp đối với các tấm composite lớp trực hướng như FRP (Fiber Reinforced Plastic) trong vùng tần số f > 1500 Hz. Phương pháp giải tích sử dụng thế vận tốc âm để mô tả dao động âm của kết cấu tấm vô hạn hoặc hữu hạn có nhiều ưu thế. Bằng phương pháp này, ta ta có thể xác định được tổn thất truyền âm (STL - Sound Transmission Loss) qua kết cấu từ tỷ số giữa công suất âm tới với công suất âm truyền qua. Có nghĩa là, phương pháp này chỉ quan tâm đến các thông số đầu vào và đầu ra của hệ thống. Kết quả số thu được của nhiều tác giả đã chỉ ra rằng phương pháp giải tích có độ tin cậy cao trên mọi dải tần số (thấp, trung bình và cao), tiết kiệm được thời gian tính toán và chi phí thấp hơn so với các phương pháp khác.
Về nghiên cứu thực nghiệm, các tác giả cũng đưa ra một số mô hình và quy trình thực nghiệm để tiến hành đo tổn thất truyền âm qua các kết cấu dạng tấm sử dụng các phương pháp khác nhau như: phương pháp phân tích thống kê năng lượng (SEA), phương pháp tốc độ phân rã (DRM), phương pháp hai phòng (phòng thu-phòng phát) kích thước lớn, nhỏ khác nhau v.v.
Các công trình nghiên cứu trên đã tập trung giải quyết được nhiều bài toán truyền âm qua các kết cấu tấm kim loại đẳng hướng có kích thước hữu hạn hoặc vô hạn. Trong khi đó, bài toán truyền âm qua các kết cấu tấm composite còn chưa được nghiên cứu sâu và còn rất ít các kết quả nghiên cứu công bố. Do đó, bằng phương pháp giải tích và phương pháp thực nghiệm, luận án tập trung nghiên cứu về truyền âm qua các kết cấu tấm composite lớp cốt sợi, trực hướng, hữu hạn hình chữ nhật như tấm composite nhiều lớp, tấm kép composite có chứa khoang khí và tấm composite sandwich có lõi là vật liệu xốp chịu một số điều kiện biên khác nhau. Nội dung nghiên cứu cụ thể của luận án được đặt ra như sau:
Giải bài toán truyền âm qua tấm composite lớp trực hướng, chữ nhật, kích thước hữu hạn chịu một số điều kiện biên khác nhau trong môi trường không khí tĩnh.
Giải bài toán truyền âm qua tấm kép composite lớp trực hướng, chữ nhật, kích thước hữu hạn có khoang khí chịu một số điều kiện biên khác nhau trong môi trường không khí tĩnh.
36
Giải bài toán truyền âm qua tấm composite sandwich, chữ nhật, kích thước hữu hạn có lớp da là composite lớp trực hướng, lớp lõi là vật liệu xốp (PU - Polyurethane) chịu các điều kiện biên khác nhau trong môi trường không khí tĩnh.
Nghiên cứu thực nghiệm đo tổn thất truyền âm qua tấm composite sandwich, chữ nhật, kích thước hữu hạn có hai lớp da là composite cốt sợi thủy tinh/nền polyester không no và lớp lõi là vật liệu xốp (PU).
37
CHƯƠNG 2. TRUYỀN ÂM QUA TẤM COMPOSITE LỚP CỐT SỢI TRỰC HƯỚNG
Trong chương hai, luận án sẽ xây dựng mô hình và giải bài toán dao động âm của kết cấu tấm chữ nhật composite lớp trực hướng dựa vào lý thuyết tấm mỏng Kirchhoff 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 lớp trực hướng, hữu hạn, các điều kiện biên khác nhau (tựa bản lề hoặc ngàm bốn cạnh) bị kích thích bởi các sóng âm biến thiên điều hòa trong 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.