دکتر روح‌الله طالبی توتی استاد مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران     دکتری: دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، ایران (1383-1387) کارشناسی ارشد: دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، ایران (1381-1383) کارشناسی:دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، ایران (1376-1381)   First rank Student Award, IUST 1999 Outstanding Student Award, IUST 1999 Outstanding Student Award, IUST 2001 Outstanding research Student Award, IUST 2002 3rd Position Award, Young Researcher Club 2002 First rank, IUST 2003 First rank, IUST 2004 Outstanding research Student Award, IUST 2004

 

طراحی آکوستیکی مبتنی بر هندسه در فرامواد: کنترل پهن‌باند انتقال صوت از پوسته‌های ساندویچی منحنی تا سایلنسرهای صنعتی

در مهندسی سازه و آکوستیک، دستیابی هم‌زمان به وزن کم، عملکرد مکانیکی مطلوب و کنترل مؤثر نویز و ارتعاشات، همچنان یکی از چالش‌های اساسی به شمار می‌رود. این چالش به‌ویژه در محدوده فرکانس‌های پایین تا میانی، که راهکارهای متداول عایق‌سازی صوتی به دلیل محدودیت‌های ابعادی و جرمی با کارایی محدودی روبه‌رو هستند، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. در این راستا، فرامواد مهندسی‌شده مبتنی بر هندسه، به‌ویژه سطوح مینیمال سه‌گانه تناوبی (TPMS) و ساختارهای شبکه‌ای، افق‌های جدیدی را برای توسعه سامانه‌های سبک‌وزن با قابلیت عایق‌سازی صوتی پهن‌باند گشوده‌اند. این سخنرانی کلیدی به بررسی ظرفیت این ساختارها و نقش معماری هندسی آن‌ها در ارتقای عملکرد آکوستیکی سازه‌ها می‌پردازد. بحث اصلی با تحلیل ارتعاشات آکوستیک پوسته‌های ساندویچی استوانه‌ای و دوانحنایی آغاز شده و نشان می دهد که چگونه تخلخل و نسبت بالای سطح به حجم هسته‌های TPMS می‌تواند افت انتقال صوت (STL) را در گستره وسیعی از فرکانس‌ها به‌طور قابل‌توجهی افزایش دهد. ساختارهای TPMS به‌عنوان نوعی معماری متخلخل پیشرفته، از سطوحی با تعریف ریاضی تشکیل شده‌اند که انحنای میانگین آن‌ها صفر است و در عین حال، نسبت سطح به حجم بالایی دارند. این ساختارها با برخورداری از پیکربندی‌های هندسی متنوع، پاسخ‌های آکوستیکی متفاوتی ایجاد می‌کنند. برخلاف شبکه‌های خرپایی متداول که از اعضای مجزا و اتصالات متعدد تشکیل شده‌اند، ساختارهای TPMS فاقد گره‌ها و اتصالات مجزا هستند و از سطوح پیوسته و به‌هم‌پیوسته تشکیل می‌شوند. این پیوستگی هندسی می‌تواند با حذف نقاط اتصال مستعد تمرکز تنش، از شکل‌گیری ضعف‌های ساختاری و در نهایت بروز شکست سازه‌ای جلوگیری کند و یکپارچگی مکانیکی ساختار را بهبود بخشد.

به‌منظور ارزیابی دقیق عملکرد این ساختارها، از چارچوب‌های تحلیلی پیشرفته، از جمله تئوری تغییرشکل برشی مرتبه سوم (TSDT)، در کنار شبیه‌سازی‌های عددی جامع در نرم‌افزار COMSOL و اعتبارسنجی‌های تجربی بهره گرفته می‌شود. این رویکرد چندوجهی، امکان بررسی دقیق رفتار آکوستیکی-ارتعاشی فرامواد و ارزیابی قابلیت آن‌ها در بهبود افت انتقال صوت را فراهم می‌آورد. افزون بر بررسی مدل‌های پوسته‌ای ایده‌آل، جنبه‌های کاربردی و صنعتی این فرامواد از طریق به‌کارگیری توپولوژی‌های TPMS در طراحی سایلنسرهای دو‌مخروطی فشرده برای سامانه‌های اگزوز خودرو مورد توجه قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهند که به‌کارگیری این نوع توپولوژی‌ در ساختار سایلنسرها، ضمن تضعیف مؤثر نویز فرکانس پایین، در مقایسه با سایلنسرهای متداول فاقد فرامواد و در شرایط جرم یکسان، عملکرد آکوستیکی مطلوب‌تری به همراه دارد. در نهایت، قابلیت فرامواد هندسی در ارائه راهکارهایی غیرفعال، کارآمد و با جرم بهینه برای کاهش نویز پهن‌باند در سامانه‌های حمل‌ونقل زمینی و ماشین‌آلات صنعتی تبیین خواهد شد.