Vật liệu E11 (GPa) E22 (GPa) G12 (GPa) ν12 ρ (kg/m3) Kevlar/epoxy 76 6 2 0.34 1360 Graphite/epoxy 137 10 5 0.30 1550 Fiberglass/epoxy 39 9 2 0.30 2190
Hình 2.9 Tổn thất truyền âm qua ba tấm composite lớp trực hướng, hữu hạn: Kevlar/epoxy, Graphite/epoxy và Fiberglass/epoxy.
2.6.2. Ảnh hưởng của góc tới
Xét ảnh hưởng của góc âm tới (góc tới φ và góc phương vị θ) đến STL qua tấm
composite lớp trực hướng, hữu hạn, có các điều kiện biên khác nhau bị kích thích bởi sóng âm phẳng điều hịa.
Trước hết, ta khảo sát tấm composite lớp trực hướng, hữu hạn chịu liên kết tựa bản lề bốn cạnh. Vật liệu tấm là Graphite/Epoxy gồm 8 lớp, cân bằng, đối xứng, có cấu hình [0/90/0/90]s. Ta xét hai trường hợp ảnh hưởng của góc âm tới đến STL như sau: thay đổi góc tới, φ = 0o, 30o, 45o, 60o; góc phương vị, θ = 30o khơng đổi và thay đổi góc phương vị, θ = 0o, 30o, 45o, 60o cịn góc tới, φ = 0o khơng thay đổi. Kết quả được thể hiện trong hình 2.10 và hình 2.11.
Hình 2.10 Ảnh hưởng của góc tới đến tổn thất truyền âm qua tấm composite lớp Graphite/Epoxy liên kết tựa bản lề bốn cạnh.
Hình 2.11 Ảnh hưởng của góc phương vị đến tổn thất truyền âm qua tấm composite lớp Graphite/Epoxy, liên kết tựa bản lề bốn cạnh.
Hình 2.10 khảo sát ảnh hưởng của góc tới (φ) đến tổn thất truyền âm qua tấm composite Graphite/Epoxy chịu điều kiên biên tựa bản lề bốn cạnh bằng cách thay đổi góc tới và giữ cố định góc phương vị tại θ = 30o
. Ta thấy rằng, tổn thất truyền âm giảm khi góc tới tăng. Tương tự như vậy, hình 2.11 khảo sát ảnh hưởng của góc phương vị (θ) đến tổn thất truyền âm qua tấm composite Graphite/Epoxy bằng cách thay đổi góc phương vị và giữ cố định góc tới, φ = 0o. Dễ thấy rằng, tổn thất truyền âm giảm khi góc
phương vị tăng. Từ hình 2.10 và hình 2.11, ta kết luận rằng góc tới ảnh hưởng mạnh mẽ hơn so với góc phương vị đến tổn thất truyền âm qua tấm composite được nghiên cứu.
Tiếp theo, ta xét tấm composite lớp trực hướng, hữu hạn chịu liên kết ngàm bốn
cạnh. Vật liệu tấm là [Rovin]7 có cấu hình
[rovin/rovin/rovin/rovin/rovin/rovin/rovin]. Xem xét hai trường hợp như sau: thay đổi góc tới φ = 0o
, 30o, 45o, 60o cịn góc phương vị, θ = 30o khơng đổi và thay đổi góc phương vị θ = 30o
, 45o, 60o và góc tới φ = 0o không thay đổi. Thông số kích thước và cơ tính của vật liệu được cho trong Bảng 2. 3. Kết quả tính tổn thất truyền âm được thể hinh trong hình 2.12 và hình 2.13.
Hình 2.12 Ảnh hưởng của góc tới đến tổn thất truyền âm qua tấm composite lớp [Rovin]7, liên kết ngàm bốn cạnh.
Hình 2.13 Ảnh hưởng của góc phương vị trong tổn thất truyền âm qua tấm composite lớp [Rovin]7 liên kết ngàm bốn cạnh.
Hình 2.12 khảo sát ảnh hưởng của góc tới (φ) đến tổn thất truyền âm qua tấm composite [Rovin]7, ngàm bốn cạnh bằng cách thay đổi góc tới và giữ cố định góc phương vị với θ = 30o
tự như vậy, hình 2.13 mơ tả ảnh hưởng của góc phương vị tới (θ) đến tổn thất truyền âm qua tấm composite [Rovin]7, ngàm bốn cạnh bằng cách thay đổi góc phương vị và giữ cố định góc tới với, φ = 0o. Ta thấy rằng, tổn thất truyền âm giảm khi góc phương vị tăng. Từ hình 2.12 và hình 2.13, ta có thể kết luận rằng góc tới ảnh hưởng mạnh mẽ hơn đến tổn thất truyền âm so với góc phương vị.
2.6.3. Ảnh hưởng của tính dị hướng
Trong phần này, ta xét ảnh hưởng của vật liệu dị hướng đối với STL qua tấm composite lớp trực hướng, hữu hạn liên kết ngàm bốn cạnh bị kích thích bởi sóng âm điều hịa có góc tới φ = 30o và góc phương vị θ = 30o. Tấm được giả thiết là trực hướng tổng qt nên có chín hằng số đàn hồi độc lập, bao gồm: ba mô đun Young, ba mơ đun cắt và ba hệ số Poisson. Hình 2.14 thể hiện tổn thất truyền âm của tấm bằng vật liệu này với các giá trị khác nhau được chọn của E11/E = 1, 5, 10 và 15. Các giá trị cơ
tính vật liệu trong tất cả các phép tính là: E22 = E33 = E = 10GPa; ν12 = ν13 = ν23 = 0,3;
G12 = G13 = G23 = G = 5GPa; ρ = 1590 kg/m3 và kích thước hình học của kết cấu gồm: chiều dài của tấm a = 0,91m, chiều rộng của tấm b = 1,52 m độ dày tấm là h = 1,02
mm. Tấm composite lớp gồm 8 lớp cân bằng, đối xứng có cấu hình [0/90/0/90]s.
Hình 2.14 Ảnh hưởng của tính dị hướng đến STL của tấm composite lớp trực hướng, liên kết ngàm bốn cạnh đối với các giá trị khác nhau của E11/E.
Hình 2.14 thể hiện rõ sự thay đổi của tổn thất truyền âm qua tấm composite trực hướng khi cho thơng số E11 thay đổi, cịn E33, G13, khối lượng riêng ρ và hệ số Poisson
là không đổi. Lưu ý rằng, nếu giá trị của E11/E bằng 1, vật liệu sẽ là đẳng hướng. Hình
2.14 cho thấy, tổn thất truyền âm qua tấm tăng nếu độ cứng theo phương sợi của vật liệu tăng và tổn thất truyền âm qua tấm đẳng hướng sẽ tuân theo định luật khối lượng [25], nhưng với tấm bằng vật liệu composite trực hướng thì qui luật này khơng cịn
đúng nữa. Khi giá trị của E11 rất lớn, tức là độ cứng uốn của tấm sẽ cao dẫn đến sóng uốn rất nhỏ nên chỉ có sóng âm phẳng được truyền qua tấm. Hiện tượng này cho ta một giới hạn trên của tổn thất truyền âm khi E11 vô cùng lớn. Đối vói tấm đẳng hướng ngang [UD]7, Lin và Kuo [25] cũng nhận được các kết quả tương tự.
Ảnh hưởng của mô đun cắt G12 đến tổn thất truyền âm của kết cấu tấm cũng được xem xét ở đây. Hình 2.15 cho thấy ảnh hưởng của việc giảm G12 theo tỉ lệ G12/G = 1,
1/5, 1/10 và 1/20 trong khi đó E11 = 137 GPa, E22 = E33 = E = 10 GPa; ρ=1590 kg/m3
và kích thước hình học của tấm gồm: chiều dài của tấm a = 0,91 m, chiều rộng của tấm
b = 1,52 m và độ dày của tấm h =1,02 mm không thay đổi. Xét tấm composite lớp gồm
8 lớp cân bằng, đối xứng có cấu hình [0/90/0/90]s.
Hình 2.15 Ảnh hưởng của tính dị hướng đến STL của tấm composite lớp trực hướng, liên kết ngàm bốn cạnh đối với các giá trị khác nhau của G12/G.
Hình 2.15 cho thấy: tổn thất truyền âm tăng lên khí mơ đun trượt giảm xuống; điều này phù hợp với các nghiên cứu của Lin và Kuo trong [25]. Hơn nữa, nếu G13 tiến gần đến 0 thì ứng suất cắt khơng thể truyền trong tấm composite lớp. Do đó, tổn thất truyền âm của vật liệu có G12/G nhỏ sẽ cao hơn so với trường hợp có G12/G lớn.
2.6.4. Ảnh hưởng của độ dày tấm composite
Tấm composite lớp trực hướng, hữu hạn, liên kết ngàm bốn cạnh được xét gồm 8 lớp cân bằng, đối xứng có cấu hình [0/90/0/90]s và E11/E = 5. Để xét ảnh hưởng của độ
dày tấm đến STL, ta thay đổi độ dày của tấm như sau: h = 1,02 mm; 5,10 mm và 10,20 mm. Kích thước hình học của tấm: chiều dài của tấm a = 0,91 m, chiều rộng của tấm b = 1,52 m và cơ tính vật liệu là: E22 = E33 = E = 10 GPa; ν12 = ν13 = ν23 = 0,3; G12 = G13 =
Hình 2.16 Ảnh hưởng của chiều dày tấm đến tổn thất truyền âm qua tấm composite lớp trực hướng liên kết ngàm bốn cạnh.
Hình 2.16 cho thấy rằng tổn thất truyền âm tăng khi độ dày của tấm tăng. Độ dày lớn và khối lượng lớn tương ứng với độ cứng uốn của kết cấu lớn. Do đó, khi độ dày các lớp vật liệu composite tăng lên làm cho khả năng cách âm của tấm tăng lên và tổn thất truyền âm qua tấm có xu hướng phù hợp với định luật khối lượng [25].
2.6.5. Ảnh hưởng điều kiện biên
Trong phần này, ứng xử dao động âm của tấm composite lớp Graphite/Epoxy trực hướng, hữu hạn được dự đoán dựa trên điều kiện biên tựa bản lề bốn cạnh và điều kiện biên ngàm bốn cạnh bị kích thích bởi sóng âm phẳng điều hịa được so sánh. Xét ảnh hưởng của các điều kiện biên đến STL bằng cách thay đổi góc của sóng âm tới như sau: góc tới φ = 0°, 30°, 60° và góc phương vị θ = 45° không đổi. Tấm composite lớp gồm 8 lớp cân bằng, đối xứng có cấu hình [0/90/0/90]s. Kích thước hình học của tấm gồm: chiều dài của tấm a = 0,91 m, chiều rộng của tấm b = 1,52 m và chiều dày tấm h = 1,02 mm. Cơ tính của vật liệu được cho trong bảng 2.5.