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例題６ 質量則(圧電音波連成解析)
本例題について
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壁の透過率の周波数変化を調べます。
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Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
解析モデルダウンロード
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プロジェクトファイルをダウンロード（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
2次元 |
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モデル単位 |
m |
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奥行方向の厚み |
1.0[m] |
解析条件
ソルバは圧電解析と音波解析を同時に選択します。
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項目 |
条件 |
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ソルバ |
圧電解析[Rayleigh] 音波解析[Mach] |
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解析の種類 |
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解析平面 |
２次元断面 |
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拘束する変数 |
"電位"、"Y方向変位"にチェック(※) |
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解析オプション |
”強連成”にチェック |
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出力設定 |
”損失計算を行う（音波解析領域）”にチェック |
（※） この解析では圧電性を扱わないため、電位の変数を拘束しています。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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調和解析 |
周波数 |
最小：100[Hz] 最大：4000[Hz] |
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間隔 |
分割数：4 |
モデル図
空気の間に壁を配置しています。
ボディ属性および材料の設定
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ボディ No./ボディタイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
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0/Solid |
AIR |
000_空気※ |
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1/Solid |
WALL |
壁 |
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2/Solid |
AIR |
000_空気※ |
※材料データベースを利用
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材料名 |
タブ |
材料名 |
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壁 |
密度 |
1000[kg/m3] |
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圧電定数 |
材料の種類：完全導体 異方性： 等方 ヤング率： 206[GPa] ポワソン比： 0.28 |
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ボディ属性名 |
解析領域（ソルバ） |
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AIR |
音波/Mach |
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WALL |
圧電/Rayleigh |
圧電音波連成解析の注意：
この解析では、解析するBodyを圧電解析するのか、音波解析するのか、指定しなければなりません。つまり解析領域タブでは、圧電か音波のどちらか一方にチェックが必要です。
境界条件
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境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
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v/Edge |
音波 |
速度
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1[m/s] 入力波を指定する：ON |
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z/Edge |
音波 |
402.56[Pa・s/m]（※） |
（※） 空気の固有音響インピーダンスを指定しています。
解析結果
結果として得られた、音圧分布（1.075e+03[Hz]）を下に示します。結果フィールド表示の解析タイプが音波解析になっていることを確認してください。
以下の設定でのコンター図表示になります。
| 音波解析 | 1: 1.075000e+3[Hz] |
| 音圧[Pa] | 値 |
| 0° | Linear |
表１．第１図の結果フィールド表示設定
第１図 音圧分布。1.075[KHz]
次に透過率（T）を計算します。透過率は次式で計算できます。
T=It/Ii
It：結果テーブルの[境界での損失]タブから取得できます。
Ii：結果テーブルの[入力パワー]タブから取得できます。
Femtetの結果からの計算例を示します。
結果テーブルから100[Hz]の計算結果を取得します。
Ii = 3.25[W]
It=201.28[W]
-10・log(3.25/201.2)=17.9[dB]
理論値の計算[1]
20・log(fm)-42.5=17.5[dB]
質量 m =10[kg] （解析モデルの壁の幅1[cm]、奥行方向の厚み1[m]、密度1000[kg/m3]から算出）
周波数 f =100[Hz]
参考文献
[1] 騒音振動対策ハンドブック