Vibro-acoustical performance of rib stiffened composite panels with embedded viscoelastic layers

This work describes the numerical evaluation of vibro-acoustic performance of rib-stiffened composite panels with embedded viscoelastic treatments. The interest of this research lies primarily in the context of the aircraft interior noise reduction. A procedure is developed to compute equivalent mass, stiffness and damping properties of composite laminates with damping treatments taking into account the frequency variation of viscoelastic materials properties. The procedure relies on the Classical Lamination Theory and Ross-Kerwin-Ungar equations and is validated both numerically and experimentally. A sensitivity study of the system performances is performed with design parameters and operative temperature variation. The sound transmission loss coefficients of rib-stiffened composite panels is evaluated numerically with the design parameters variation of the embedded viscoelastic treatments. The numerical simulation is carried out using a vibro-acoustical FE model developed in MSC Nastran. In addition, vibro-acoustical results are correlated with frequency response analysis results of an only-structural model.

In questa tesi viene presentato lo studio, attraverso metodi numerici, dell’effetto dei trattamenti viscoelastici sulla prestazione vibroacustica di pannelli irrigiditi in composito. L’interesse della ricerca si colloca nell’ambito della riduzione del rumore trasmesso all’interno della cabina di un aereoplano. Per calcolare le proprietà di massa, rigidezza e smorzamento di pannelli in materiale composito con incorporati trattamenti viscoelastici è stata sviluppata una apposita metodologia che si avvale della teoria classsica della laminazione (CLT) e delle equazioni di Ross, Kerwin e Ungar. La procedura viene validata sia numericamente sia attraverso il confronto con risultati sperimentali. Uno studio di sensitività delle prestazioni del laminato con trattamento viene eseguito variando i parametri di progetto e la temperatura operativa. Il coefficiente di perdita di trasmissione del rumore viene valutato al variare dei parametri di progetto dei trattamenti viscoelastici utilizzati. La simulazione numerica è svolta usando un modello vibroacustico agli elementi finiti sviluppato in MSC Nastran. Inoltre, i risultati vibroacustici sono correlati ai risultati di analisi di risposta in frequenza della sola struttura.