레이 추적 기법을 이용한 연속 평판 구조물의 고주파수 진동해석

Abstract

본 논문에서는 2차원 구조물의 고주파수 대역 진동 해석을 위하여, 원형파를 기본으로 한 레이 추적 기법(RTM)의 특성에 관한 논의를 하였다. 발산되는 원형파를 묘사하는 레이튜브 개념을 사용하여, 연성경계에서 입사파, 전달파, 그리고 반사파가 경계조건을 만족하도록 관계식을 유도하였다. 제안된 레이 모델을 직렬 배열 연결 평판 구조물에 적응하였는데, 직렬로 배열된 2개의 연결된 평판, 3개 및 4개의 연결된 평판에 대한 해석 결과를 통계적 에너지 해석법(SEA) 및 파동 인텐시티 해석법(WIA)과 비교하여 보았다. 그 결과, SEA 보다 개선된 예측을 할 수 있으며, WIA와는 비슷한 예측 성능을 보임을 확인할 수 있었다. 또한, 제안된 RTM을 사용하면 진동 에너지와 진동 인텐시티의 대략적 공간 분포를 알 수 있는 장점이 있다. 제안된 RTM은 2차원 연성 구조물의 고주파수 진동 해석을 위한 유용한 기법으로써 쓰일 것으로 기대된다.

In this paper, the characteristics of the ray tracing method (RTM) based on the cylindrical wave are discussed for the high frequency vibration analysis of two-dimensional structures. A ray tube describing the emanating cylindrical wave is used to derive the governing equation for incident reflected, and transmitted ray tubes which satisfies the condition at the coupled boundary. The suggested ray model is applied to panel array structures, and the predicted results for 2-panel, 3-panel, and 4-panel array structures are compared to those by Statistical energy analysis (SEA) and Wave intensity analysis(WIA). More enhanced prediction was obtained compared to the SEA, and similar prediction performance was observed to the WIA. Additionally, the RTM has a novel feature that it can estimate the spatially smoothed distribution of vibration energy and vibration intensity. It is expected that the present RTM can be used as one of the useful tools for the high frequency vibration analysis of two-dimensional coupled structures.