संरचनात्मक ध्वनिकी

संरचनात्मक ध्वनिकी संरचनाओं में यांत्रिक तरंग का अध्ययन है और लहर कैसे आसन्न मीडिया के साथ बातचीत करते हैं और विकीर्ण करते हैं। संरचनात्मक ध्वनिकी के क्षेत्र को प्रायः यूरोप और एशिया में विब्रो ध्वनिकी कहा जाता है। जो लोग संरचनात्मक ध्वनिकी के क्षेत्र में कार्य करते हैं उन्हें संरचनात्मक ध्वनि-विज्ञानी के रूप में जाना जाता है। संरचनात्मक ध्वनिकी का क्षेत्र शोर, पारगमन, अंतर्जलीय ध्वानिकी और भौतिक ध्वनिकी सहित ध्वनिकी के कई अन्य क्षेत्रों से निकटता से संबंधित हो सकता है।

संरचनाओं में कंपन

संपीड़न और कतरनी तरंगें (समानुवर्ती, सजातीय सामग्री)

संपीड़न तरंगें,(अक्सर अनुदैर्ध्य तरंगों के रूप में संदर्भित) तरंग गति के समान दिशा (या विपरीत) में प्रसार और संकुचित करती हैं। तरंग समीकरण x दिशा में तरंग की गति को निर्धारित करता है।

${\partial ^{2}u \over \partial x^{2}}={1 \over c_{L}^{2}}{\partial ^{2}u \over \partial t^{2}}$

जहाँ $u$ विस्थापन और $c_{L}$ अनुदैर्ध्य तरंग गति है। इसका एक आयाम में ध्वनिक तरंग समीकरण के समान रूप है। $c_{L}$ संरचना के अनुसार गुणों (आयतन मापांक $B$ और घनत्व $\rho$) द्वारा निर्धारित किया जाता है

${c_{L}}={\sqrt {B \over \rho }}$

जब संरचना के दो आयाम तरंग दैर्ध्य (सामान्यतः बीम कहा जाता है) के संबंध में छोटे होते हैं, तो तरंग गति $B$ के स्थान पर यंग मापांक $E$ द्वारा निर्धारित होती है और इसके फलस्वरूप अनंत मीडिया की तुलना में धीमी होती हैं।

अपरूपण तरंगें अनुप्रस्थ कठोरता के कारण उत्पन्न होती हैं और एक समान समीकरण का अनुसरण करती हैं, किन्तु अनुप्रस्थ दिशा में होने वाले विस्थापन के साथ, तरंग गति के लंबवत होती है।

${\partial ^{2}w \over \partial x^{2}}={1 \over c_{s}^{2}}{\partial ^{2}w \over \partial t^{2}}$

अपरूपण तरंग गति अपरूपण मापांक $G$ द्वारा नियंत्रित होती है जो $E$ और $B$ से कम होती है जिससे अपरूपण तरंगें अनुदैर्ध्य तरंगों की तुलना में धीमी हो जाती हैं।

बीम और प्लेट में बंकन तरंग

अधिकांश ध्वनि विकिरण बंकन (या फ्लेक्सुरल) तरंगों के कारण होते है, जो संरचना को उसी प्रकार अनुप्रस्थतः विकृत करते हैं जिस प्रकार वे प्रसारित होते हैं। बंकन तरंगें संपीड़न या कतरनी तरंगों की तुलना में अधिक जटिल होती हैं और भौतिक गुणों के साथ-साथ ज्यामितीय गुणों पर निर्भर करती हैं। परिक्षेपी होने के कारण भिन्न-भिन्न आवृत्तियाँ भिन्न-भिन्न गति से यात्रा करती हैं।

मॉडलिंग कंपन

जटिल संरचनाओं के कंपन की भविष्यवाणी करने के लिए परिमित तत्व विश्लेषण का उपयोग किया जा सकता है। एक परिमित अवयव विधि कंप्यूटर प्रोग्राम ज्यामिति अवयवों और भौतिक गुणों के आधार पर द्रव्यमान, कठोरता और अवमंदन को एकत्रित करके अनुप्रयुक्त भार के आधार पर स्पंदन प्रतिक्रिया के लिए हल करेगा।

${[-\omega ^{2}\mathbf {M} +j\omega \mathbf {B} +(1+j\eta )\mathbf {K} ]}{\mathbf {d} =\mathbf {F} }$

ध्वनि-संरचना अंतःक्रिया

द्रव-संरचना अंतःक्रिया

जब एक कंपन संरचना तरल पदार्थ के संपर्क में होती है तो अंतराफलक पर सामान्य कण वेग को संरक्षित किया जाना चाहिए (अर्थात समतुल्य होना चाहिए)। यह संरचना से कुछ ऊर्जा को तरल पदार्थ में निकृष्ट का कारण बनता है, जिनमें से कुछ ध्वनि के रूप में विकीर्ण हो जाती हैं तथा कुछ संरचना से दूर न जाते हुए उनके समीप ही रहती हैं। अधिकांश अभियान्त्रिकी अनुप्रयोगों के लिए, विब्रो-ध्वनिकी में सम्मिलित द्रव-संरचना की पारस्परिक क्रिया का संख्यात्मक अनुकरण परिमित तत्व विधि और सीमा तत्व विधि का योग करके प्राप्त किया जा सकता है।

यह भी देखें

• ध्वनि विज्ञान
• ध्वनिक तरंग समीकरण
• लैम्ब तरंग
• रैखिक प्रत्यास्थता
• रव नियंत्रण
• ध्वनि
• पृष्‍ठ ध्वनि तरंग
• तरंग
• तरंग समीकरण

संदर्भ

• Fahy F., Gardonio P. (2007). Sound Structure Interaction (2nd ed.). Academic Press. pp. 60–61. ISBN 978-3-540-67458-0.

बाहरी संबंध

• asa.aip.org Archived 1996-11-19 at the Wayback Machine—Website of the Acoustical Society of America