Optymalizacja topologii bariery dźwiękochłonnej

• Autorzy: Błażejewski A.

Warianty tytułu

EN

The optimisation of the topology of a noise barrier

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Bariery dźwiękochłonne są środkiem ochrony środowiska przed hałasem generowanym przez transport. Ich oddziaływanie na falę akustyczną polega na takich zjawiskach falowych jak: odbicie, załamanie, absorpcja, interferencja. Przedstawiony model matematyczny zjawisk akustycznych, strukturalnych oraz ich interakcji opisuje te zjawiska. Głównym rozważanym problemem jest optymalizacja topologii bariery składającej się z owalnych elementów, które mogły tworzyć jednolitą całość lub zwierać przestrzenie między nimi tworząc pewną konstrukcję ażurową. Sformułowano problem optymalizacji dwukryterialnej. Pierwszym minimalizowanym kryterium jest kryterium akustyczne, którego wartość stanowi suma ciśnienia akustycznego, w pewnym obszarze chronionym, zliczana w określonym czasie, w którym porusza się źródło dźwięku przed barierą. Drugim minimalizowanym kryterium topologicznym jest wartość, którą tworzy suma powierzchni przekrojów poprzecznych wszystkich elementów bariery. Wprowadzony w tym kryterium współczynnik, powodował, że preferowane są konstrukcje ażurowe, z przestrzeniami między elementami. Na bazie kryteriów zdefiniowano funkcję celu, której zmienne decyzyjne to parametry geometryczne oraz materiałowe bariery. Funkcję celu zaimplementowano do aplikacji Comsol Multiphysics, która wykorzystuje do obliczeń jej wartości metodę elementów skończonych. Problem optymalizacji rozwiązano przy wykorzystaniu algorytmu genetycznego, otrzymując zestaw rozwiązań Pareto-optymalnych.

EN

The noise barriers are the means, which protect the environment from a noise generated by transportation. Their influence on an acoustic wave is realised by the wave phenomena such as: reflection, diffraction, absorption, and interference. The mathematical model, which describes the acoustic and structural phenomena, as well their interaction is presented. The main problem of the optimisation of the topology of a noise barrier, consisting of the separated oval elements, which can build the uniform structure or the openwork construction, is considered. Multi-criteria optimisation problem is defined. The first acoustical criterion, the sum of acoustic pressure in the selected area, calculated in chosen time period, is minimized. The second topological criterion, the sum of the oval elements cross sections, is minimised as well. The coefficient implemented makes the openwork barriers, with gaps between elements preferred. The objective function is defined on the basis of the criteria, where the geometrical and material’s parameters, are defined as the design variables. The objective function values are calculated by using the finite elements method implemented with the Comsol Multiphysiscs application. The optimisation problem by using the genetic algorithm is solved. As the result, the Paret-optimal solutions are reached.

Słowa kluczowe

PL

bariera dźwiękochłonna; fale akustyczne; model matematyczny

EN

noise barrier; acoustic waves; mathematical model

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 3
• Strony: 595--604
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Błażejewski A.

• Politechnika Koszalińska, Instytut Technologii i Edukacji, 75-453 Koszalin, ul. Śniadeckich 2

Bibliografia

• 1. Błażejewski A., Optymalizacja impedancyjnych warunków brzegowych obszary z harmonicznym zaburzeniem wibroakustycznym. Logistyka 2011, nr 6.
• 2. Błażejewski A., Kamiński K., Krzyżyński T., Model wibroakustyczny bariery dźwiękochłonnej przy ruchomym zaburzeniu akustycznym. Technika Transportu Szynowego 2013, nr 10.
• 3. Bower A., Linear Elasticity, Lecture Notes. Division of Engineering Brown University. Spring 2005.
• 4. Finch R. D., Introduction to acoustics. Pearson Education Hall. Upper Saddle River New Jersey 2005.
• 5. Ingard K. U., Morse F. M., Theoretical Acoustics. McGraw-Hill Book Company. New York 1968.
• 6. Kinsler L.E., Frey A.R., Coppens A.B., Sanders J.V., Fundamentals of acoustics, Third edition. John Willey & Sons. New York 1982.
• 7. PN-EN 1794-1, Drogowe urządzenia przeciwhałasowe. Wymagania pozaakustyczne. Część 1: Właściwości mechaniczne i stateczność.
• 8. PN-EN 1794-2, Drogowe urządzenia przeciwhałasowe. Wymagania pozaakustyczne. Część 2: Ogólne bezpieczeństwo i wymagania ekologiczne.
• 9. Pyrz M., Algorytmy ewolucyjne w optymalnym projektowaniu konstrukcji i identyfikacji parametrów materiałowych. Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji-PIB. Warszawa 2011.
• 10. Rakowski J., Teoria sprężystości. Almamater. Politechnika Poznańska, 2003/2004.