Acoustic black hole (ABH) is a wedge-shaped structure of a power law, which is attached to one end of the plate/beam to attenuate the bending wave for damping vibration. Recently, compact and lightweight Archimedean spiral ABH has been proposed and its damping performance has been studied by numerical simulation. However, the vibration damping performance of spiral ABH predicted in the previous numerical study have not yet been validated experimentally which is important for practical application of spiral ABH to vibration induced real-world problem. In this paper, we experimentally validate the two effects, i.e. curvature effect and length effect, predicted in the previous numerical study. ABH is classified into a standard ABH with a zero curvature and curvilinear ABH with non-zero curvature. The curvilinear ABH is divided into a circular arc ABH with constant curvature and a spiral ABH with varying curvature. Manufacturing of curvilinear ABH is a difficult considering the thin tip, power-law profile, and spiral shape. Three manufacturing methods are investigated to manufacture the accurate spiral ABH. Among them, WEDM was chosen for manufacturing the spiral ABH because of its extremely high precision of machining. We experimentally validated the effect of curvature on vibration damping performance using arc ABHs of different curvatures. The effect of ABH length on the damping performance is investigated through experiment using the spiral ABHs of different lengths. We also study the effect of the damping material attached to the tip region and the gap distance between the spiral lines on the damping performance. Finally, we investigated the damping performance asymmetric dual ABH that two ABH of different length is attached to both sides of a beam.
음향 블랙홀은 두께가 멱법칙으로 감소하는 쐐기 형상의 구조물로 판/보의 한 쪽에 부착되어 판/보로부터 전파되는 굽힘파를 감소시켜 진동을 감쇠시킨다. 최근 음향 블랙홀 기저선이 아르키메데스 나선을 따르는 작고 가벼운 나선형 음향 블랙홀의 감쇠 성능에 대한 연구가 수행되었다. 하지만 아직 이전 연구에서 수치 시뮬레이션을 이용해 예측된 나선형 음향 블랙홀의 감쇠 성능에 대한 실험적 검증은 아직 수행되지 않았다. 나선형 음향 블랙홀의 감쇠 성능의 실험적 검증은 나선형 음향 블랙홀을 이용하여 산업 현장의 진동으로 유발된 문제를 해결하기 위해 필수적이다. 감쇠 성능의 실험적 검증을 위해서는 무엇보다 나선형 음향 블랙홀의 정교한 제작이 중요하다. 따라서, 이 논문에서는 음향 블랙홀의 정교한 제작과 함께 이전 연구에서 예측된 음향 블랙홀의 곡률과 길이의 효과를 실험적으로 검증한다. 음향 블랙홀은 기저선의 곡률이 0인 직선형 음향 블랙홀과 곡률이 0이 아닌 곡선형 음향 블랙홀로 구분된다. 곡선형 음향 블랙홀은 곡률이 일정한 원호형 음향 블랙홀과 곡률이 변하는 나선형 음향 블랙홀로 구분된다. 나선형 음향 블랙홀의 제작은 얇은 끝단, 멱법칙 형상, 그리고 나선형 형상 때문에 제작하기 어려운 문제이다. 나선형 음향 블랙홀의 기하하적 특성을 고려하여 세 가지 가공 방법이 조사되었고, 그 중 가장 정확하게 나선형 음향 블랙홀을 제작할 수 있는 WEDM이 제작에 사용되었다. 곡률이 서로 다른 원호형 음향 블랙홀에 대한 실험을 통해 곡률이 감쇠 성능에 미치는 영향이 실험적으로 연구된다. 나선 길이가 서로 다른 나선형 음향 블랙홀에 대한 실험을 통해 음향 블랙홀의 길이가 감쇠 성능에 미치는 영향에 대해 실험적으로 연구한다. 음향 블랙홀의 끝단에 부착된 감쇠 물질의 길이와 나선형 음향 블랙홀의 나선 사이의 거리가 감쇠 성능에 미치는 영향에 대해서도 연구한다. 추가적인 연구로 보의 양쪽에 서로 다른 길이의 직선형 음향 블랙홀이 부착된 비대칭 이중 음향 블랙홀의 감쇠 성능에 대해서도 연구한다.
