Structure-borne noise analysis in aircraft structures : a hybrid deterministic-SEA approach

The study of noise and vibration generation and transmission phenomena is of crucial importance for improving vibro-acoustic comfort, especially in the aerospace, railway and automotive fields. With reference to the structure-borne noise transmission in aircraft structures, the fuselage-isolators-trim panels system is here investigated. Providing a reliable model of such a complex structure in a wide frequency range is challenging since the different subsystems might be characterized by totally different wavelengths of deformation, with consequent limitations for both statistical and deterministic modelling approaches. These limitations can be overcome by employing a hybrid deterministic/ SEA method that is furthermore able to account for uncertain boundary conditions. A numerical validation of the chosen approach is performed by comparing the hybrid deterministic/SEA response prediction with that provided by the Montecarlo Finite Element Method for a reference structure. A Discrete Laminate Model is then adopted for modelling the multilayer trim panels. The definition of the needed quantities to introduce the composite panel model in the hybrid deterministic/SEA approach is provided by means of an equivalent orthotropic panel model. The vibration isolation performance of the aircraft double-plate structure varying the number of vibration isolators and the distance between them, have been analysed. Moreover, different trim panels layouts have been tested.

Lo studio dei fenomeni di generazione e trasmissione del rumore e delle vibrazioni è di cruciale importanza per il miglioramento del comfort vibro-acoustico, specialmente nei settori aerospaziale, ferroviario e automobilistico. Con riferimento alla trasmissione di rumore per via strutturale in strutture aereonautiche, il sistema fusoliera-isolatori-pannelli di trim è stato analizzato nel presente elaborato. Provvedere ad un’affidabile modellizzazione di questa struttura complessa in un ampio range di frequenza è un compito arduo, in quanto i diversi sottosistemi sono caratterizzati da lunghezze d’onda di deformazione completamente diverse, limitando sia gli approcci di modellizzazione statistici che quelli deterministici. Queste limitazioni possono essere superate adottando un approccio ibrido deterministico/SEA in grado inoltre di considerare la possibile incertezza nelle condizioni al contorno applicate al sistema complesso analizzato. La validazione numerica del modello proposto è stata eseguita confrontando la risposta di una struttura di riferimento, predetta dall’approccio ibrido deterministico/SEA con quella ottenuta dal metodo FEM Montecarlo. Il ’Discrete Laminate Model’ è stato utilizzato per la modellizzazione dei pannelli di trim multistrato. La definizione delle quantità necessarie per l’introduzione del modello di pannello composito nell’approccio ibrido deterministico/SEA è stata data attraverso un modello di pannello ortotropo equivalente. Le performance in termini di isolamento delle vibrazioni della struttura a doppio piatto per applicazioni aereonautiche, sono state analizzate al variare del numero degli isolatori di vibrazione e della loro distanza. Differenti layout dei pannelli di trim sono stati inoltre testati.