A method for material characterization of sealing system elastomers using sound transmission loss measurements

Abstract

Les propriétés acoustiques des systèmes d'étanchéité sont essentielles pour le contrôle du bruit des véhicules de nouvelle génération et des systèmes de fermeture. Une caractérisation précise des propriétés des élastomères élastiques est essentielle pour effectuer des analyses acoustiques ; cependant, cette caractérisation est difficile en raison du comportement sophistiqué des élastomères dans certaines conditions. Il existe plusieurs méthodes pour obtenir les propriétés élastiques des élastomères, y compris les techniques thermomécaniques, dynamiques et modales. Cette étude propose une méthode alternative de caractérisation élastique utilisant des mesures de perte de transmission sonore basées sur des tubes d'impédance. La vibration de surface des échantillons d'élastomère sous la charge acoustique harmonique est calculée à l'aide de la théorie des plaques et des membranes. La caractérisation inverse est effectuée en utilisant la relation entre l'impédance de partition et l'intégrale de surface sur un champ d'onde plan unidimensionnel. Cette méthode peut fournir une meilleure précision pour les investigations acoustiques puisque les mêmes conditions physiques sont satisfaites avec les hypothèses théoriques lors des tests de caractérisation. Enfin, les écarts par rapport aux modèles théoriques correspondants sont expliqués et des coefficients empiriques sont dérivés sur la base des résultats expérimentaux.Las propiedades acústicas de los sistemas de sellado son esenciales para el control del ruido de los vehículos de nueva generación y los sistemas de cierre. La caracterización precisa de las propiedades del elastómero elástico es esencial para realizar análisis acústicos; sin embargo, esta caracterización es desafiante debido al comportamiento sofisticado de los elastómeros bajo ciertas condiciones. Existen varios métodos para obtener las propiedades elásticas de los elastómeros, incluyendo técnicas termomecánicas, dinámicas y modales. Este estudio propone un método alternativo para la caracterización elástica utilizando mediciones de pérdida de transmisión de sonido basadas en tubos de impedancia. La vibración superficial de las muestras de elastómero bajo la carga acústica armónica se calcula utilizando la teoría de placas y membranas. La caracterización inversa se realiza utilizando la relación entre la impedancia de partición y la integral de superficie en un campo de onda plano unidimensional. Este método puede proporcionar una mejor precisión para las investigaciones acústicas, ya que las mismas condiciones físicas se satisfacen con los supuestos teóricos durante las pruebas de caracterización. Finalmente, se explican las desviaciones de los modelos teóricos correspondientes y se derivan coeficientes empíricos a partir de los resultados experimentales.The acoustic properties of sealing systems are essential for the noise control of new-generation vehicles and closure systems. Accurate characterization of the elastic elastomer properties is essential to perform acoustic analyses; however, this characterization is challenging due to the sophisticated behavior of the elastomers under certain conditions. There are several methods to obtain the elastic properties of elastomers, including thermomechanical, dynamic and modal techniques. This study proposes an alternative method for elastic characterization utilizing impedance tube-based sound transmission loss measurements. The surface vibration of the elastomer samples under the harmonic acoustic load is calculated using plate and membrane theory. Reverse characterization is performed using the relation between the partition impedance and surface integral on a one-dimensional plane wave field. This method may provide better accuracy for acoustic investigations since the same physical conditions are satisfied with the theoretical assumptions during the characterization tests. Finally, deviations from the corresponding theoretical models are explained, and empirical coefficients are derived based on the experimental results.تعد الخصائص الصوتية لأنظمة منع التسرب ضرورية للتحكم في الضوضاء في مركبات الجيل الجديد وأنظمة الإغلاق. يعد التوصيف الدقيق لخصائص اللدائن المرنة أمرًا ضروريًا لإجراء التحليلات الصوتية ؛ ومع ذلك، فإن هذا التوصيف يمثل تحديًا بسبب السلوك المتطور للمواد اللدائنية المرنة في ظل ظروف معينة. هناك عدة طرق للحصول على الخصائص المرنة للمواد اللدائنية المرنة، بما في ذلك التقنيات الميكانيكية الحرارية والديناميكية والشكلية. تقترح هذه الدراسة طريقة بديلة للتوصيف المرن باستخدام قياسات فقدان نقل الصوت القائمة على أنبوب المعاوقة. يتم حساب الاهتزاز السطحي لعينات اللدائن المرنة تحت الحمل الصوتي التوافقي باستخدام نظرية الألواح والأغشية. يتم إجراء التوصيف العكسي باستخدام العلاقة بين معاوقة التقسيم والتكامل السطحي على مجال موجة مستوية أحادية البعد. قد توفر هذه الطريقة دقة أفضل للفحوصات الصوتية نظرًا لأن نفس الظروف المادية راضية عن الافتراضات النظرية أثناء اختبارات التوصيف. أخيرًا، يتم شرح الانحرافات عن النماذج النظرية المقابلة، ويتم اشتقاق المعاملات التجريبية بناءً على النتائج التجريبية.