Konstrukcijų su akustine metamedžiaga iš perdirbto plastiko kūrimas ir savybių tyrimai

Abstract

Disertacijoje nagrinėjamos plastiko konstrukcijos ir metamedžiagos, į kurių sandarą įeina akustinė metamedžiaga, paremta Helmholtzo rezonatoriaus veikimo principu. Pagrindinis tyrimo objektas yra iš perdirbto plastiko pagaminta metamedžiaginė konstrukcija, pasižyminti geromis garso izoliajos ir garso sugerties savybėmis. Disertacijos tikslas – sukurti konstrukciją iš perdirbto plastiko metamedžiagos, patalpų garso izoliacijai ir sugerčiai gerinti. Darbe sprendžiami tokie uždaviniai: pirmasis susijęs su metamedžiagų kūrimu ir jų neakustinių bei akustinių savybių tyrimais; antrasis – su teoriniais skaičiavimais atskiriems metamedžiagos rezonatoriams pagal perdavimo matricos metodą; trečiasis ir ketvirtasis – akustinių savybių charakterizavimas, naudojant interferometrą ir triukšmo slopinimo kamerą bei garsą sugeriančios plokštės iš perdirbto plastiko metamedžiagos ir garsą izoliuojančios sistemos su perdirbto plastiko metamedžiaga projektavimas; penktasis yra galutinio inžinerinio sprendinio garso izoliacijos ir garso sugerties modeliavimas, naudojant modeliavimo programas. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai. Įvadiniame skyriuje aprašoma tiriamoji problema, darbo aktualumas, tyrimo objektas, suformuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, nurodomos tyrimų metodikos, darbo mokslinis naujumas ir darbo rezultatų praktinė reikšmė, pateikiami ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pristatomos disertacijos tema paskelbtos autoriaus publikacijos, pranešimai konferencijose bei disertacijos struktūra. Pirmajame skyriuje nagrinėjamos plastiko atliekų antrinio panaudojimo galimybės patalpų akustikai gerinti ir garso izoliacijos ir garso sugerties mokslinių tyrimų analizė. Antrajame skyriuje pateikiamos mėginių geometrinių savybių skaičiavimo ir paruošimo, akustinių ir neakustinių savybių nustatymo, garso izoliacijos bei sugerties modeliavimo metodikos. Trečiame skyriuje pateikti teorinių tyrimų, garso izoliacijos, garso sugerties ir statinės orinės varžos eksperimentinių tyrimų rezultatai ir jų analizė. Disertacijos tema yra atspausdinti penki moksliniai straipsniai: trys mokslo žurnaluose, įtrauktuose į Web of Science duomenų bazę; vienas – Scopus duomenų bazėje referuojamame konferencijų darbų leidinyje; vienas – kitose tarptautinėse duomenų bazėse referuojamame konferencijų darbų leidinyje. Disertacijos tema perskaityti penki pranešimai konferencijose Lietuvoje ir kitose šalyse.

The dissertation examines plastic constructions and an acoustic metamaterial that is based on the Helmholtz resonator’s operating principle. The main object of the research is a structure made of a metamaterial from recyclable plastic, which has good sound insulation and sound absorption properties. The dissertation aims to create a structure made of metamaterial from recycled plastic to improve sound insulation for indoor partitions and room sound absorption. The following tasks are solved in the work: the first task concerns the development of metamaterials and the study of their non-acoustic and acoustic properties; the second task is related to theoretical calculations for individual metamaterial resonators using the transfer matrix method; the third and fourth tasks characterise acoustic properties using an interferometer and a sound transmission chamber, and the design of sound-absorbing panels made of recycled plastic metamaterial and sound-insulating systems with recycled plastic metamaterial; and the fifth task is the prediction of the sound insulation and sound absorption of the final engineering solution using modelling programmes. The dissertation consists of an introduction, three chapters, general conclusions, a list of used literature, and a list of the author’s publications on the topic of the dissertation. The introductory chapter describes the research problem and the work’s relevance, describes the object of the research, formulates the aim and tasks of the work, indicates the research methodologies, the scientific novelty of the work and the practical significance of the work results, and presents defended statements. The introduction closes by listing the author’s publications and conference presentations on the dissertation topic and by providing the dissertation’s structure. The First Chapter examines the possibilities of recycling plastic waste to improve indoor acoustics and analyses scientific research on sound insulation and sound absorption. The Second Chapter presents methodologies for sample calculation and preparation, determination of acoustic and non-acoustic properties, and modelling of sound insulation and absorption. The Third Chapter presents the results of theoretical, sound insulation, sound absorption, and static air resistance research and their analysis. Five scientific articles have been published on the dissertation topic: three in scientific journals included in the Web of Science database; one in the Scopus-referenced conference proceedings; and one in a conference proceedings publication referenced in other international databases. Five presentations on the dissertation topic were given at conferences in Lithuania and abroad.