2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of soundproofing materials for automobiles using cellulose nanofibers and acoustic metamaterials
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21K03953
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
黒沢 良夫 帝京大学, 理工学部, 准教授 (60631885)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 音響 / 振動 / CAE / 音響メタマテリアル / 自動車 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
音響メタマテリアルについては、PPをハニカム構造に加工したものの上下にフィルムを貼り，中央部分に穴を開けたテストピースをFEモデルで作成し，吸音率の計測と数値計算を行った．
2つの吸音率のピークが発生し，1つはフィルムの膜振動，もう1つはヘルムホルツ共鳴による吸音であることを明らかにした．フィルムの膜振動では，中央に穴が開いたことで張力が下がり吸音率のピーク周波数が下がったと考えられる．Helmholtz共鳴はフィルム振動との連成により吸音率のピーク周波数が上がったと考えられる．
フィルムの材質や厚さ，穴の大きさ，ハニカムの高さやセルの大きさを変更して上記２つの吸音率のピーク周波数とピーク値の影響を明らかにした．フィルムのヤング率と厚さは膜振動のピーク周波数・吸音率、Helmholtz共鳴のピーク周波数・吸音率とも正の相関を示した．フィルムの密度は，膜振動のピーク周波数・吸音率、Helmholtz共鳴のピーク周波数・吸音率とも負の相関を示した．フィルムの減衰はピーク周波数は変化せず，膜振動の吸音率には負の相関、Helmholtz共鳴の吸音率には正の相関を示した．穴径に関しては，膜振動のピーク周波数・吸音率、Helmholtz共鳴のピーク周波数は正の相関を示し，吸音率は負の相関を示した．セルの高さは膜振動のピーク周波数は影響なく，吸音率は正の相関を示し，Helmholtz共鳴のピーク周波数・吸音率は負の相関を示した．セルサイズは膜振動のピーク周波数・吸音率、Helmholtz共鳴のピーク周波数・吸音率とも負の相関を示した．
上記に関して，内容をまとめ学会発表等を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
音響メタマテリアルに関しては，吸音の実験結果と計算結果はおおよそ一致し，CAEによるさまざまなパラメータスタディの結果から，今後どのような構造・形状のものが優れた音響性能を発揮できるか明確になりつつある．
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| Strategy for Future Research Activity |
音響メタマテリアルについては，遮音性能に関する実験やFEモデル化を実施していく．2022年9月の日本機械学会Dynamics and Design Conference 2022にて音響メタマテリアルに吸音材（フェルト）を積層した場合の遮音性能に関する研究成果を論文発表予定である．
CNF（セルロースナノファイバー）については，音響メタマテリアルの進捗具合により平行して研究を進めていく．
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| Causes of Carryover |
USPプローブのレンタル費用が割引になり今年度の予算で余りが生じた．余った分は購入のために今年度分と合わせて使用予定である。
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Research Products
(3 results)
