Äänitehon laskenta elementtimenetelmän avulla

Abstract

Työsuojelun ja ostajien lisääntyvien vaatimusten johdosta suunnitteluvaiheessa tapahtuva koneen dynaamisten ominaisuuksien parantaminen on tärkeä toimenpide tuotteen kilpailukyvyn säilyttämiseksi. Tässä tutkimuksessa oli tarkoitus selvittää kirjallisuuden avulla koneiden suunnitteluvaiheessa tapahtuvan meluntorjunnan mahdollisuuksia. Tehtävänä oli etsiä värähtelevän rakenteen säteilemän äänitehon laskentaan soveltuva teoria, joka ainakin osittain perustuisi elementtimenetelmän hyväksikäyttöön. Teorian käyttökelpoisuutta piti tarkastella vertailemalla yksinkertaisesti tuetun, harmonisella herätteellä kuormitetun laatan säteilemää laskettua ja mitattua äänitehoa. Värähtelevän rakenteen säteilemä ääniteho muodostuu kolmesta tekijästä: nopeustaso, säteilyindeksi ja pinta-alataso. Nopeustaso kuvaa rakenteen värähtelyn määrää. Säteilyindeksi ilmoittaa rakenteen säteilyn yhteydessä vaimenevan äänitehon suuruuden ja pinta-alataso on säteilevän pinnan alan vaikutuksen määräävä suure. Laskentateorian käyttökelpoisuuden varmentaminen jää tulosten osalta lähdeteosten hyväksyvien arvioiden varaan, koska tutkimukseen käytettävän ajan rajallisuudesta johtuen kokeellisen osan yhteydessä esiintyneitä ongelmia ei pystytty ratkaisemaan. Seuraavat tekijät aiheuttavat menetelmän käytölle rajoituksia ja tuloksiin virhettä. Elementtimenetelmä on likimääräismenetelmä, joten mm. käsiteltävien ominaistaajuuksien lukumäärä on rajallinen. Vaimennuksen ja herätevoiman arvioiminen on hankalaa. Säteilyindeksin laskenta on vaikeaa varsinkin geometrialtaan monimutkaisille rakenteille. FEM-laskenta on kallista, koska se vaatii paljon atk-kapasiteettia ja pitkän laskenta-ajan. /Kir09