통계에너지해석을 이용한 철도차량 압출패널의 구조음향 성능 해석

Abstract

철도차량의 실내소음 저감을 위해서는 설계단계에서 압출패널의 구조음향 성능을 신뢰성 있게 예측할 수 있는 효율적인 해석 방법이 요구된다. 그러나 압출패널의 복잡한 단면 형상과 큰 차체 크기로 인하여 기존의 유한요소/경계요소(FE/BE) 방법은 저주파수대역 해석에 국한된다. 구조물의 단면만을 모델링하는 파수유한요소/경계요소(WFE/BE) 방법을 이용하면 고주파수대역까지 해석이 가능하나 이 방법 역시 해석에 상당한 연산시간이 소요되므로 다양한 설계 변경이 필요한 초기 설계단계에서 활용하는데는 한계를 갖는다. 본 연구에서는 통계에너지해석(SEA)을 이용한 압출패 널의 고주파수 대역 구조음향 성능 해석을 수행하고, WFE/BE 해석 결과와 비교함으로써 신뢰성을 검증한다. 그리고 압출패널의 상부 및 하부판 두께를 변화시킨 20개 압출패널 모델을 구성하여 두께 변화에 따른 압출패널의 구조음향 성능 변화 특성을 검토하였다.

To manage the interior noise in train carriages in the early design stage, an effective tool that can predict the vibro-acoustic behaviour of aluminum extruded panels is necessary. Conventional finite element and boundary element (FE/BE) methods, however, are only applicable to low frequency range due to the complicated shape and large size of the concerned panels. It is possible to use another numerical method, called the wavenumber finite element and boundary element(WFE/BE) methods an alternative, but this method still requires considerable computing time. So, the WFE/BE method is not much efficient, especially in the early design stage. In this study, statistical energy analysis (SEA) was adopted to predict vibro-acoustic features of extruded panels; the method was validated by comparing its results with those obtained by WFE/BE method. Also, to investigate the effect of the strip thickness on the vibro-acoustic features, 20 panel models having various strip thicknesses were formed and their results were validated with WFE/BE.