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研究生:陳韋豪
論文名稱:考慮聲壓特性之結構設計-以高爾夫球桿與電視面板為例
指導教授:王志宏王志宏引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:動力機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:110
中文關鍵詞:聲壓特性高爾夫球桿暫態聲壓
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在日常生活當中,聲波的傳遞是無所不在的。而由結構振動所產生之聲壓,又會因結構的幾何尺寸設計與材料性質而有所不同,也會受到周圍空氣的存在,對於物體振動產生聲壓的影響。
並以電視面板上的喇叭來討論,探討當喇叭受力而產生振動時,面板與空腔內之空氣與也會振動,而此時外界某一點所感受到之聲壓特性會與單獨喇叭振動時有何具體不同。也以高爾夫球桿之打擊音為例,建立一個高爾夫打擊頭之等效模型,模擬實際球桿揮桿打擊之振動與聲學特性,並以實驗結果來驗證其等效模型之正確性。
藉由面板上喇叭之聲場模擬得知,結構較輕薄時,其頻率響應會因空氣的影響而有所變化,就不可忽略結構與空氣耦合的現象,在設計時就必需考慮到整體。
暫態聲壓模擬方面,實際高爾夫球揮桿打擊音是暫態的聲音,本文建立一套完整的流程,從理論結構模型的建立,到敲擊振動與聲場的模擬,並與敲擊實驗結果比較,以確定理論模型及分析流程之正確性。將來依照此流程,即可快速預測高爾夫打擊頭之敲擊音。

摘 要 I
目 錄 II
第一章 前 言 1
1-1 研究動機 1
1-2 文獻回顧 1
1-3 研究目標 3
第二章 理論分析 4
2-1 結構振動之理論 4
2-1-1模態分析理論 4
2-1-2簡諧分析理論 6
2-1-3暫態分析理論 6
2-2 聲壓產生之機制 7
2-2-1波動方程式 9
2-2-2赫姆茲方程式 10
2-2-3球面波 11
2-3邊界元素法之理論 12
2-3-1格林函數 12
2-3-2直接邊界元素法 14
2-3-3間接邊界元素法 17
2-4 聲場與結構耦合之理論 20
2-4-1直接邊界元素法的耦合 21
2-4-2間接邊界元素法的耦合 22
2-5時域之邊界元素法理論 23
2-5-1時域上的非齊性波動方程式 23
2-5-2時域上的克希赫夫積分方程式 24
2-6 模擬正確性之確認 25
2-6-1簡諧分析之正確性 25
2-6-2暫態分析之正確性 25
2-6-3聲場分析之正確性 26
2-7 耳道入口聲壓之模擬方法 26
2-8 暫態聲壓客觀參數之淬取 27
2-8-1聲壓之衰減率 27
2-8-2響度與頻率分佈 29
第三章 結果與討論 31
3-1 電視面板上喇叭的聲場分析 31
3-1-1模擬分析之目的說明 31
3-1-2模擬分析流程 32
3-1-3模擬分析結果討論 34
3-2 圓球受敲擊之聲場分析 41
3-2-1模擬分析之目的說明 41
3-2-2模擬分析流程 43
3-2-3模擬分析結果討論 45
3-3 高爾夫打擊頭受敲擊之聲場分析 51
3-3-1高爾夫打擊頭分析之流程說明 51
3-3-2理論模型之建立 53
3-3-3打擊頭振動模擬結果 55
3-3-4實際打擊頭受敲擊之振動與聲學特性 68
3-3-5模擬與實驗振動結果比較 92
3-3-6打擊頭聲壓模擬結果 96
3-3-7模擬與實驗聲壓結果比較 104
第四章 結論 108
參考文獻 109
附錄A 鑑定打擊頭材料參數 A-1
附錄B 打擊頭自然頻率 B-1
附錄C 薄殼結構網格驗證 C-1

【1】 Ewins, D. J., “Modal Testing:Theory, Practice and Application 2nd Edition” Chapter 2, Theoretical Basis, Research Studies Press (2000)
【2】 Ansys Rev12.1 User Manual
【3】 Kinsler, L. E., Frey, A. R., Coppens, A. B., and Sanders, J. V., “Fundamentals of Acoustics 4th Edition” Wiley (2000)
【4】 白明憲 “工程聲學(修訂版)”全華圖書(2008)
【5】 Wu, T. W., “Boundary Element Acoustics: Fundamentals And Computer Codes”, WIT Press (2000)
【6】 Brebbia, C. A., “Boundary Element Techniques: Theory And Applications In Engineering”, Springer-Verlag (1984)
【7】 SYSNOISE Rev 5.0 Theoretical Manual
【8】 Coyette, J. P., Wynendaele, H., “A Synthesis of Available Boundary Element Formulations for Solving Acoustic and Elasto-Acoustic Problems” 11th International Modal Analysis Conference (1992)
【9】 Duffy, D. G., “Green’s Functions with Applications”, Chapman & Hall/CRC (2001)
【10】 李柏霖 “由移動音源所引發之聲場研究” 清華大學博士論文 (2008)
【11】 張碩軒 “影響“聲音”之系統之整合研究” 清華大學碩士論文 (2008)
【12】 陳柏村 “暫態聲壓信號之聲學特性分析” 清華大學碩士論文 (2008)
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【14】 王?村 “高爾夫球頭聲音與振動模態關連性探討”屏東科技大學暨北京科技大學第二屆學術交流研討會,屏東,台灣 (2007)
【15】 王?村 “高爾夫球具擊球聲音與振動模態關連性探討”第十六屆中華民國振動與噪音工程學術研討會,台北,台灣 (2008)
【16】 王?村“結構聲音輻射預測之驗證與應用” 第十八屆中華民國振動與噪音工程學術研討會,台北,台灣(2010)

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