Как встроенные резонансы гасят вибрации и улучшают звукоизоляцию

Исследователи определили, как встроенные резонансы обрабатывают вибрации в различных сценариях. Резонансы — это устройства, помогающие управлять вибрациями — некоторые транспортные средства имеют их для ограничения звука, исходящего от глушителя автомобиля, а некоторые мосты и здания используют их для ограничения шума и движения от этих структур. Резонансы используют пружинные осцилляции для контроля и изменения вибраций — некоторые поглощают и нейтрализуют их, в то время как другие усиливают и направляют их в конкретные места.

Предыдущие исследования изучали, как использовать резонансы для контроля звука, проходящего через стены, или для снижения вибраций движущихся транспортных средств. Те исследования фокусировались на добавлении резонанса к существующей структуре или детали транспортного средства. Новое исследование обнаружило, что вырезание резонансов непосредственно в стене или материале транспортного средства подавляло вибрации, которые могли распространиться.

Исследователи вырезали резонансы в прямоугольных акриловых пластинах, чтобы определить, что может произойти, если резонансы вырезаны непосредственно в материале, а не добавлены позже. Исследование не напрямую сравнивало вырезанные резонансы с теми, что добавляются. Вырезанные резонансы более аэроднамичны, чем те, что добавляются, и были бы лучшими вариантами для приложений, где пространство имеет значение — в строительстве самолета или стены, например.

Исследователи держали пластины в месте с использованием разных механизмов — некоторые были зажаты туго, некоторые подвешены в воздухе, а некоторые держались на поддержках. Затем они использовали механизированный молот для удара по пластинам и измеряли силу вибраций, созданных каждой пластиной после удара молотом. Они оставили одну пластину неизмененной как контроль.

Они обнаружили, что вибрации распространялись дальше на неизмененных пластинах, чем на тех с встроенными резонансами. Резонансы, их эксперименты показали, помогли пластинам сгибаться и поглощать вибрации от молота.

Эксперименты были построены для тестирования дизайна, который мог иметь множество реальных приложений и мог быть использован для звукоизоляции стен. Это также могло быть использовано для постройки фюзеляжей самолетов, которые автоматически снижают звук, входящий в кабину; например, сэндвич-подобная конструкция, состоящая из легкой панели с встроенным резонансом между двумя панелями гипсокартона или слоисто внутри стен самолета. Это могло бы использоваться для снижения вибрации всей системы без снижения аэродинамики или эффективности, так как масса устраняется.

Резонансы также смогли поглощать вибрации независимо от того, как пластины держались в месте.