This paper presents an experimental study on vibration characteristics of an automotive roof with viscoelastic material. The goal of the study is to extract modal parameters (natural frequency, loss factor, and mode shape) of automotive roof with unconstrained and constrained layer damping treatment. To determine the effective position of the viscoelastic patch on a roof, vibration tests have been carried out for two cases; Aluminum plate with viscoelastic patch on maximum strain energy, and aluminum plate with viscoelastic patch on nodal line. From the result of aluminum plate, it is found that the viscoelastic patch should be attached on the Place with maximum strain energy Part. For the automotive root five Patches of unconstrained or constrained viscoelastic material have been attached on the position of maximum strain energy. This paper addresses that the proper position of viscoelastic patch is very important and the concept of maximum strain energy may be a good criterion f3r the placement of viscoelastic patch.
This paper presents the multi-mode noise reduction of smart panels of which passive piezoelectric shunt damping is introduced. For the piezoelectric shunt damping, a passive shunt circuit composed of inductors and a load resistor is connected to the piezoelectric patch mounted on the panel structure. An electrical impedance model is introduced for the system based on the measured electrical impedance, and the criteria for maximum energy dissipation at the shunt circuit is used to find the optimal shunt parameters. For multi-mode shunt damping, the shunt circuit is modified by the introduction of a block circuit. Also the optimal location of the piezoelectric patch is studied by finite element analysis in order to cause the maximum admittance from the patch for each mode of the structure. An acoustic test is performed for the panels and a remarkable noise reduction is obtained in multiple modes of the panel structure.
고차 지그재그이론을 이용하여 면내회전 자유도를 갖는 3절점 삼각형요소를 개발하여 점탄성물질이 심어진 비틀린 복합재료 판의 진동을 해석하였다. 평면상에서 점탄성물질과 가장자리에서 박리현상을 방지하기 위하여 사용된 경계물질사이의 경계면상에서 전단력 적합조건이 사용되었다. 본 연구에서 개발된 지그재그 삼각형요소를 이용하여 점탄성물질이 심어진 비틀린 외팔보 복합재료 판의 고유진동수와 감쇠계수를 계산하고 실험치 및 판과 고체요소를 혼합한 MSC/NASTRAN결과치와 비교하였다.
In this paper, the transmitted noise reduction of smart panels of which passive piezoelectric shunt damping is used, is experimentally studied. Shunt damping experiments are based on the measured electrical impedance model. A passive shunt circuit composed of inductors, and a load resistor is devised to dissipate the maximum energy into the joule heat energy. For multi-mode shunt damping, the shunt circuit is redesigned by adding a blocking circuit. Also the optimal location of the piezoelectric patch is studied by FEM in order to cause the maximum admittance from the patch for each mode of aluminum plate. In results, the transmitted sound pressure level of panels is efficiently reduced for multi-modes
In this paper, reactive shearing structural intensity method is extended to damping patches placement on outer panels of outdoor unit of air-conditioner to reduce its structural borne noise. The structural intensity is calculated from the normal velocities of structures that are measured by using a laser scanning vibrometer, and $textsc{k}$-space (wave-number domain) signal processing is used to obtain the spatial derivatives in formulation of structural intensity. This method is applied to the outdoor unit of air-conditioner on shaker-exciting mode and operating mode. and then damping patches are placed over area of high reactive shearing structural intensity for reducing the radiated noise. Experimental results show the largest reduction of sound pressure level of an outdoor unit by appling small damping patches to optimal position.
고차 지그재그이론을 이용하여 면내회전 자유도를 갖는 3절점 삼각형요소를 개발하여 복합재 적층판의 층간 응력분포를 정확히 계산하였고 점탄성물질이 심어진 비틀린 복합재료 판의 진동을 해석하였다. 평면상에서 점탄성물질과 가장자리에서 박리현상을 방지하기 위하여 사용된 경계물질사이의 경계면상에서 전단력 적합조건이 사용되었다. 본 연구에서 개발된 지그재그 삼각형요소를 이용하여 점탄성물질이 심어진 비틀린 외팔보 복합재료판의 고유진동수와 감쇠계수를 계산하고 실험치 및 판과 고체요소를 혼합한 MSC/NASTRAN 결과치와 비교하였다.
A study on optimal placement of constrained layer damping treatment for vibration control of automotive panels is presented. The effectiveness of damping treatment depends upon design parameters such as choice of damping materials, locations and size of the treatment. This paper proposes a CAE (Computer Aided Engineering) methodology based on finite element analysis to optimize damping treatment. From the equivalent modeling technique, it is found that the best damping performance occurs as the viscoelstic patch is placed by means of the modal strain energy method of bare structural panels to identify flexible regions, which in turn facilitates optimizations of damping treatment with respect to location and size. Different configurations of partially applied damping layer treatment have been analyzed for their effectiveness in realizing maximum system damping with minimum mass of the applied damping material. Moreover, simulated frequency response function of the automotive roof with and without damping treatments are compared, which show the benefits of applying damping treatment. Finally, the optimized damping treatment configuration is validated by comparing the locations and the size of the treatment with that of an experimental modal test conducted on roof compartment.
Dynamic characteristics of smart laminated composite plates with passive constrained layer damping have been investigated to design structure with maximum possible damping capacity. The equations of motion are derived for flexural vibrations of symmetrical, multi-layer laminated plates. The damping ratio and modal damping of the first bending and torsional modes are calculated by means of iterative complex eigensolution method. The structural damping index(SDI) is introduced to determine the optimum placement of viscoelastic patch. This paper addresses a design strategy of laminated composite plate under vibrations.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제17권4호
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pp.501-517
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2016
Synchronized switch damping (SSD) is a structural vibration control technique in which a piezoelectric patch attached to or embedded into the structure is connected to or disconnected from the shunt circuit in order to dissipate the vibration energy of the host structure. The switching process is performed by a digital signal processor (DSP) which detects the displacement extrema and generates a command to operate the switch in synchronous with the structure motion. Recently, autonomous SSD techniques have emerged in which the work of DSP is taken up by a low pass filter, thus making the whole system autonomous or self-powered. The control performance of the previous autonomous SSD techniques heavily relied on the electrical quality factor of the shunt circuit which limited their damping performance. Thus in order to reduce the influence of the electrical quality factor on the damping performance, a new autonomous SSD technique is proposed in this paper in which a negative capacitor is used along with the inductor in the shunt circuit. Only a negative capacitor could also be used instead of inductor but it caused saturation of negative capacitor in the absence of an inductor due to high current generated during the switching process. The presence of inductor in the shunt circuit of negative capacitor limits the amount of current supplied by the negative capacitance, thus improving the damping performance. In order to judge the control performance of proposed autonomous SSDNCI, a comparison is made between the autonomous SSDI, autonomous SSDNC and autonomous SSDNCI techniques for the control of an aluminum cantilever beam subjected to both single mode and multimode excitation. A value of negative capacitance slightly greater than the piezoelectric patch capacitance gave the optimum damping results. Experiment results confirmed the effectiveness of the proposed autonomous SSDNCI technique as compared to the previous techniques. Some limitations and drawbacks of the proposed technique are also discussed.
The performance of the piezoelectric patches as vibration control elements depends on the shunting electronics which are designed to dissipate vibration energy through a resistive element. In this study, tuning of the shunting circuits is performed based on the wave propagation characteristics. Optimization of the electronic component is performed depending on the dynamic and geometric properties which include boundary conditions and position of the shunted piezoelectric patch relative to the structure. The developed tuning methods showed superior capabilities in minimizing structural vibration and noise radiation compared to other tuning methods. The tuned circuits are relatively insensitive to changes in modal properties and boundary conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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