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Analyse akustischer Metamaterialien mittels Kopplung der Finiten Zellen Methode mit der Randelementemethode (online)

* Presenting author
Day / Time: 24.03.2022, 10:20-10:40
Room: 57-05
Typ: Vortrag (strukturierte Sitzung)
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Abstract:

In diesem Beitrag geht es um die simulative Bewertung akustischer Metamaterialien, wobei eine Kopplung der Finiten Zellen Methode (FCM) und der Randelementemethode (BEM) zum Einsatz kommt. Solche Metamaterialien bestehen aus akustisch wirksamen Schaumstoffmaterialien, in denen zusätzlich Festkörper mit hoher Steifigkeit eingebracht sind, um die Wirksamkeit des Dämmmaterials zu erhöhen. Als Resultat weisen solche Materialien eine komplexe innere Struktur auf, in der sich die Lage, Größe, Masse, Steifigkeit und Form der Einschlüsse je nach Design ändert. Um allgemeine Gestaltungsrichtlinien für solche Metamaterialen ableiten zu können, sind geeignete numerische Verfahren erforderlich, um mit deren Hilfe umfassende Parameterstudien durchführen zu können.Die FCM ermöglicht eine effiziente Simulation akustischer Metamaterialien, in der die komplexe Geometrie durch ein kartesisches Berechnungsnetz diskretisiert und mit Ansatzfunktionen höher Ordnung berücksichtigt werden kann. Dadurch ist eine einfache Netzerzeugung für dreidimensionale Probleme sowie eine hochgenaue Berechnung der schwingenden Struktur möglich. Um Materialübergänge akkurat abbilden zu können, wird in den multimateriellen Zellen der Ansatzraum um besondere Ansatzfunktionen erweitert. Im Anschluss erfolgt auf Basis der Ergebnisse der Schwingungsanalyse die Berechnung der Schallabstrahlung mit Hilfe der BEM.In diesem Beitrag wird die gekoppelte Berechnung der komplexen Struktur und der Umgebungsluft mittels FCM und BEM diskutiert sowie die Schallemission des simulierten akustischen Metamaterials ausgewertet.