Eindimensionaler phononischer Kristall zur Schallisolierung in Stäben
-
Paul Wasmer
M. Sc. Paul Wasmer ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung „Zerstorungsfreie Prufung” der Bundesanstalt fur Materialforschung und -prufung. Hauptarbeitsgebiet: Untersuchung von phononischen Kristallen und die Simulation der Schallausbreitung mit Finiten Elementen (FEM) und der Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM).
and
Jens Prager
Dr.-Ing. Jens Prager ist wissenschaftlicher Mitarbeiter und fachlicher Leiter der Arbeitsgruppe „Physik und Methodik der Ultraschallpruftechniken” in der Abteilung „Zerstorungsfreie Prufung” der Bundesanstalt fur Materialforschung und -prufung. Hauptarbeitsgebiete: Probleme der Anregung und Ausbreitung gefuhrter Wellen und der Schallausbreitung in anisotropen Werkstoffen.
Zusammenfassung
Die Untersuchung von Schallausbreitung in periodischen Strukturen ist aktuell von großem Interesse für eine zielgerichtete Beeinflussung von Schallwellen in einem großen Frequenzbereich. Hierbei liegt der Fokus insbesondere auf den phononische Kristalle (PnK’s), einer periodische Anordnung von Streuzentren in einer Matrix. PnK’s können neben anderen Anwendungen, wie der Sensoranwendung oder der Nutzung als effektiver Wellenleiter, als Schallisolator dienen. In dieser Arbeit wird ein neuartiger PnK aus einer periodischen Anordnung von Zylindern untersucht, welcher zur Schallisolation verwendet werden kann. Zunächst wird die Struktur simuliert, dabei wird ein achsensymmetrisches Modell mit einem 3D-Modell verglichen. Im Anschluss wird die simulierte Geometrie gefertigt und vermessen.
Abstract
The analysis of acoustic wave behavior in periodic structures is of great interest for the targeted manipulation of acoustic waves in a wide frequency range. In the focus are phononic crystals (PnC’s), a periodic arrangement of scatterers in a host matrix. They can be used for various aspects, for example for sensor applications or as effectiv waveguides, but also for sound insulation. In this work, a new PnC consisting of a periodic arrangement of cylinders, which can be used for sound insulation, is investigated. To begin with, the geometry is simulated and an axisymmetric and a 3D-model are compared. The simulated geometry is fabricated and transmission behavior is measured.
About the authors
M. Sc. Paul Wasmer ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung „Zerstorungsfreie Prufung” der Bundesanstalt fur Materialforschung und -prufung. Hauptarbeitsgebiet: Untersuchung von phononischen Kristallen und die Simulation der Schallausbreitung mit Finiten Elementen (FEM) und der Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM).
Dr.-Ing. Jens Prager ist wissenschaftlicher Mitarbeiter und fachlicher Leiter der Arbeitsgruppe „Physik und Methodik der Ultraschallpruftechniken” in der Abteilung „Zerstorungsfreie Prufung” der Bundesanstalt fur Materialforschung und -prufung. Hauptarbeitsgebiete: Probleme der Anregung und Ausbreitung gefuhrter Wellen und der Schallausbreitung in anisotropen Werkstoffen.
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