Un autre type de conception pour absorber les vibrations pourrait aider à améliorer l'insonorisation des murs et à rationaliser les véhicules, une nouvelle étude montre.

L'étude a testé dans quelle mesure les résonateurs intégrés géraient les vibrations dans divers scénarios. Les résonateurs sont des dispositifs qui aident à gérer les vibrations - certains véhicules en sont équipés pour limiter le son émis par le silencieux d'une voiture, et certains ponts et bâtiments les utilisent pour limiter le bruit et les mouvements de ces structures. Les résonateurs utilisent une oscillation de type ressort pour contrôler et modifier les vibrations - certains les absorbent et les neutralisent, d'autres les amplifient et les dirigent vers des endroits précis. (La chambre à l'intérieur d'une guitare acoustique est un résonateur, par exemple.)

Des études antérieures ont examiné comment utiliser des résonateurs pour contrôler le son qui traverse les murs ou pour réduire les vibrations des véhicules en mouvement. Ces études se sont concentrées sur l'ajout d'un résonateur à une structure existante ou à une pièce de véhicule. Mais cette étude a révélé que le fait de couper des résonateurs directement dans le mur ou le matériau du véhicule supprimait les vibrations qui pouvaient se propager.

"Nous voulions créer et tester une conception qui réduirait les vibrations, " a déclaré Ryan Harne, auteur principal de l'article et ancien professeur agrégé de génie mécanique à l'Ohio State University. "Les vibrations font partie intégrante de nombreux problèmes d'ingénierie, à la fois dans la façon dont nous construisons des bâtiments et dans la façon dont nous fabriquons de meilleurs avions et autres véhicules. »

Harne, qui maintient un poste d'adjoint à l'État de l'Ohio, a depuis rejoint le corps professoral de la Penn State University. Les expériences de cette étude ont été menées dans son ancien laboratoire de l'Ohio State. Ce laboratoire contient des équipements qui permettent aux chercheurs de contrôler la force et la fréquence des vibrations lors d'expériences scientifiques.

Pour cette étude, Harne et l'ancien doctorant de l'État de l'Ohio Sih-Ling Yeh, auteur principal de l'étude, découper les résonateurs en plaques acryliques rectangulaires. Leur étude, publié dans le volume d'octobre 2021 de la revue Structures à parois minces , a été le premier à considérer ce qui pourrait arriver si les résonateurs étaient coupés directement dans un matériau, plutôt que ajouté plus tard.

L'étude n'a pas comparé directement les résonateurs coupés à ceux qui sont ajoutés. Harne a déclaré que les résonateurs coupés sont plus rationalisés que ceux qui sont ajoutés et seraient de meilleures options pour les applications où l'espace compte - dans la construction d'un avion ou d'un mur, par exemple.

Les chercheurs ont maintenu les plaques en place à l'aide de différents mécanismes - certains étaient fermement serrés, certains ont été suspendus dans l'air, et certains ont été retenus par des supports. Ensuite, ils ont utilisé un marteau mécanisé pour frapper les plaques et ont mesuré la force des vibrations créées par chaque plaque après l'impact du marteau. Ils ont gardé une plaque inchangée comme témoin.

Ils ont découvert que les vibrations voyageaient plus loin sur les plaques non altérées que sur celles avec des résonateurs intégrés. Les résonateurs, leurs expériences ont montré, aidé les plaques à fléchir et à absorber les vibrations du marteau.

Les expériences ont été conçues pour tester une conception qui pourrait avoir de multiples applications dans le monde réel et être utilisée pour insonoriser les murs, mais pourrait également être utilisé pour construire des cadres d'avion qui réduisent automatiquement le son qui pénètre dans la cabine.

"Vous pouvez imaginer une construction en sandwich, où vous mettez un panneau léger avec un résonateur intégré entre deux panneaux de gypse, ou la superposer à l'intérieur des parois d'un avion, " a déclaré Harne. "Et vous pouvez utiliser cela pour réduire les vibrations de l'ensemble du système sans réduire l'aérodynamisme ou l'efficacité puisque la masse est éliminée. Il contrôle cette vibration, et les vibrations affectent ce que nous entendons, et cela affecte la rationalisation d'un avion ou d'une automobile."

Les résonateurs étaient également capables d'absorber les vibrations quelle que soit la façon dont les plaques étaient maintenues en place, quelque chose qui a surpris Harne, qui étudie les vibrations et les fréquences depuis des années.

"J'ai également été surpris de voir à quel point c'était efficace parce que nous n'ajoutons pas de masse aux plaques - généralement, les résonateurs sont ajoutés après coup, " dit Harne. " Mais ici, nous avons montré qu'en les intégrant, vous pouvez obtenir un contrôle encore meilleur des vibrations."