Hoe ingebouwde resonatoren trillingen dempen en geluiddemping verbeteren

Onderzoekers hebben bepaald hoe ingebouwde resonatoren trillingen onder diverse scenario's hanteren. Resonatoren zijn apparaten die helpen trillingen te managen — sommige voertuigen hebben ze om het geluid dat uit een auto's uitlaat wordt geëmiteerd te beperken en sommige bruggen en gebouwen gebruiken ze om geluid en beweging van die structuren te beperken. Resonatoren gebruiken veer-achtige oscillatie om trillingen te controleren en te veranderen — sommige absorberen en neutraliseren ze terwijl anderen ze versterken en naar specifieke plaatsen sturen.

Eerdere studies onderzochten hoe resonatoren gebruikt kunnen worden om geluid dat door muren wordt doorgestuurd te controleren of om de trillingen van bewegende voertuigen te verminderen. Die studies focusten op het toevoegen van een resonator aan een bestaande structuur of voertuigonderdeel. De nieuwe studie vond dat het insnijden van resonatoren direct in de wand of het voertuigmateriaal de trillingen die zich kunnen verspreiden, onderdrukte.

De onderzoekers sneden resonatoren in rechthoekige acrylaatplaten om te bepalen wat er zou gebeuren als resonatoren direct in een materiaal gesneden werden, in plaats van later toegevoegd. De studie vergelijk niet direct ingesneden resonatoren met die die toegevoegd zijn. Ingesneden resonatoren zijn meer stroomlijnvormig dan die die toegevoegd zijn en zouden betere opties zijn voor toepassingen waar ruimte uitmaakt — in de constructie van een vliegtuig of een wand, bijvoorbeeld.

De onderzoekers hielden de platen op hun plaats met behulp van verschillende mechanismen — sommige waren stevig geklemd, sommige waren in de lucht opgehangen, en sommige werden opgesteld door steunen. Vervolgens gebruikten ze een gemotoriseerde hamer om de platen te slaan en maatten de kracht van de trillingen die door elke plaat na de hamerimpact werden gecreëerd. Ze hielden één plaat ongewijzigd als controle.

Ze vonden dat trillingen verder reisten op de ongewijzigde platen dan op die met ingebouwde resonatoren. De resonatoren, hun experimenten toonden, hielpen de platen buigen en de trillingen van de hamer absorberen.

De experimenten werden gebouwd om een ontwerp te testen dat meerdere real-world toepassingen kan hebben en gebruikt kan worden om muren te geluiddempen. Het kan ook gebruikt worden om vliegtuigframes te bouwen die automatisch het geluid dat de cabin binnenkomt verminderen; bijvoorbeeld een sandwich-achtige constructie bestaande uit een lichtgewicht paneel met een ingebouwde resonator tussen twee platen gips of gelaagd in de wanden van een vliegtuig. Dit kan gebruikt worden om de trilling van het hele systeem te verminderen zonder de aerodynamica of efficiëntie te reduceren aangezien massa geëlimineerd wordt.

De resonatoren waren ook in staat om trillingen te absorberen ongeacht hoe de platen op hun plaats gehouden werden.