基于Hilbert变换的复合材料声学性能检测方法研究

基于Hilbert变换,采用超声脉冲回波法直接测量航空工业复合材料的声学性能,并对两种不同类型的纤维增强树脂基复合材料进行比较.详细介绍了Hilbert变换的基本原理和复合材料声学性能的测量原理,利用Hilbert变换对实测超声回波信号进行分析和处理.检测结果表明:该方法能够准确测量复合材料的声学性能,误差在2.5%以内,并能对复合材料做出有效评估.     

纳米表面改性纤维增强树脂基复合材料吸波性能及机理研究

用MEVVA源离子注入法对增强纤维进行表面处理,形成纳米表面改性层,用表面纳米改性的纤维制作树脂基复合材料,并对纳米表面改性纤维增强树脂基复合材料的电磁学性能和吸波特性进行研究,研究表明:对增强纤维进行纳米表面改性,可以有效改善纤维增强树脂基复合材料的吸波性能,用纳米表面改性法制备的纤维增强树脂基复合材料在8～18GHz内,反射率为-(2.6～6.1)dB,吸波曲线具有宽频带吸波特征,材料的质量增量趋近于0.     

超短脉冲激光精细加工纤维增强树脂基复合材料的研究进展

纤维增强树脂基复合材料具有轻质量、高强度、耐腐蚀和抗疲劳等优点，被广泛地应用在航空航天、风电及汽车等领域。然而纤维树脂复合材料是各向异性的非均质材料，属于典型的难加工材料，现有的加工技术存在热影响区过大、分层、起毛等问题，成为航空航天工业领域的精密加工技术瓶颈。超短脉冲激光加工作为一种新型加工技术，具有无热传递、不受物质种类限制、微小尺度、可控性强、非接触等优点，有望实现纤维复合材料的精细加工。本文在介绍目前激光加工纤维复合材料研究工作的基础上，讨论了超短脉冲激光加工以碳纤维增强树脂基复合材料为主的纤维复合材料的作用机制和提高加工质量的几种方法，指出了以突破航天工业高精度加工技术瓶颈为目的的超短脉冲激光精细加工纤维增强树脂基复合材料的研究方向、内容和科学问题，为后续实现符合航天工业高精度及大尺度要求的精密加工提供了技术路线和可能的解决方案。     

界面对树脂基复合材料拉-拉疲劳性能影响研究

采用正交试验的方法,通过改变基体树脂和增强材料的种类以及采用偶联剂对界面改性的方法,研究了界面对树脂基复合材料拉-拉疲劳性能的影响.结果表明:基体树脂和增强材料之间的匹配性对复合材料疲劳性能具有重大的影响.通过采用偶联剂对界面进行改性处理可以在一定程度上提高纤维增强复合材料的疲劳性能.     

小截面方管结构CFRP复合材料的超声检测方法

新型飞行器已采用小截面碳纤维增强树脂基(Carbon Fiber Reinforce Polymer, CFRP)复合材料方管结构。针对该类复合材料方管的材料组成和结构特点,分析和对比了常用的超声穿透法、超声反射法和整体超声穿透法对复合材料方管内部质量检测的适用性,提出了超声对面内壁反射法。采用超声对面内壁反射法对试块中的人工缺陷和实际产品进行检测。结果表明,采用该检测方法能够全部检出试样中的10 mm×10 mm的人工分层缺陷,且可有效地检测实际产品的分层和孔洞缺陷。     

Semi—IPN复合材料的弹性性能和内耗的超声测定

本文用超声浸液法测量了单向纤维增强热塑性树脂及其半互穿聚合物网络(Semi-IPN)复合材料的杨氏模量、剪切模量、泊松比和内耗,并对不同树脂、纤维和Semi-IPN中共混组成比对弹性性能的影响进行了研究。     

碳纳米管改性连续纤维增强树脂基复合材料层间性能的研究进展

碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)具有优异的力学、热学和电磁学性能,重要用途之一是改性传统的连续纤维增强树脂基复合材料,赋予其更佳的机械强度和多功能性。针对连续纤维增强树脂基复合材料,综述了多种引入CNTs的方法,并就CNTs对连续纤维增强树脂基复合材料性能的影响展开评述,重点介绍了CNTs聚集体改性连续纤维增强树脂基复合材料层间性能的最新研究进展,并展望了未来发展方向。     

碳化硅纤维及其复合材料

１９９５年５月参加了在美国阿纳汉召开的第４０届国际尖端材料学会年会，了解到国外碳化硅纤维及其复合材料最新情况。本文简述碳化硅纤维的制造工艺，性能，表面处理及其对性能的影响，并介绍了碳化硅纤维增强树脂基复合材料和陶瓷基复合材料以及它们的性能。     

玄武岩纤维增强酚醛树脂复合材料烧蚀性能研究

本文选择了氨酚醛树脂以及硼酚醛树脂为基体材料，玄武岩纤维为增强材料，制备了三种耐烧蚀复合材料。对材料进行了力学性能以及耐烧蚀性能试验，发现玄武岩纤维增强高分子量硼酚醛树脂复合材料力学性能以及耐烧蚀性能最优。通过对烧蚀后材料的表面形貌SEM分析以及表面粘附物能谱分析，简要阐述了酚醛树脂树脂基烧蚀复合材料的烧蚀机理。     

阻燃及防火纤维增强复合物的研究进展（英文）

聚合物基的纤维增强复合材料,热固性聚合物或热塑性聚合物基体,可通过随机或者编织的纤维来提高其弯曲和抗拉强度,此类复合材料作为轻量级、结构材料正越来越多地被应用于民用和交通运输等领域,该应用领域绝大部分要求材料应该具有防火性能。但大多数热固性聚合物、热塑性聚合物及一些增强纤维存在耐燃性差的问题。聚合物基的纤维增强复合材料的防火性能可以通过一系列方法进行提高,比如向聚合物基体添加含有促成炭组分等各类阻燃剂,但是最简洁有效的方法是在复合材料表面使用防火材料涂层或者使用表面防火保护膜。文章综述了英国博尔顿大学防火材料研究团队在阻燃以及防火纤维增强复合材料方面的研究工作。本文主要关注了阻燃添加剂和涂层对纤维增强的不饱和聚酯、乙烯基树脂和环氧树脂复合材料的影响。     

一种新型声隔离系统

水声换能器的收／发声隔离度决定了很多水声设备的性能优劣。介绍了一种新型声学隔离系统,该系统改变了声障板的设计思路,使换能器的收／发声串漏得到明显降低。通过偶极子原理,提出了一种提高收／发声学隔离度的方案。利用有限元仿真手段,计算并验证了该种方案的有效性。参照仿真模型,制作了一套声隔离系统样机,在1个倍频程的频带内,该系统的收／发声隔离度大于40dB。该声隔离系统提高了现有水下声目标模拟设备的性能。     

声透镜波束形成技术

介绍了研发的声线追迹程序和声场计算程序对声透镜波束形成的仿真结果,并与实际的透镜波束形成结果相比较。结果表明,仿真程序能够很好的模拟不同角度的入射声束的聚焦位置、波束宽度以及相对幅度,可以用于声透镜设计,大大减少声透镜制作过程中反复通过实验修改透镜参数的次数。     

中心棒哈特曼发声器声学特性研究

采用FW-H声模拟法,研究了中心棒的位置、长度和直径等因素对中心棒哈特曼发声器声学特性的影响,得出如下结论:无论中心棒置于谐振腔入口前端还是底部,只要中心棒一端处于气流入口到谐振腔入口段,哈特曼发声器就能产生较高的声压级;中心棒置于气流入口,且长度不超过喷流间距,会产生比普通哈特曼发声器更高的声压级;中心棒的半径有一个最佳值,数值模拟结果显示,不同半径中心棒哈特曼发声器声压级的大小顺序相应为:r=0.2mm、r=0.3mm、r=0.1mm、r=0.5mm,即半径r为0.2mm的中心棒哈特曼发声器产生的声压级较大,而半径r为0.5mm的声压级最较小;频谱分析发现,加中心棒会使哈特曼发声器的最大峰值频率变小。上述结论对中心棒哈特曼发声器的应用具有重要的指导意义。     

An Acoustic Meta-Skin Insulator

Acoustic metamaterials with artificial microstructures are attractive to realize intriguing functions, including efficient waveguiding, which requires large impedance mismatches to realize total side reflection with negligible transmission and absorption. While large impedance mismatch can be readily realized in an air environment, acoustic waveguiding in an underwater environment remains elusive due to insufficient impedance mismatch of state-of-the-art metamaterials. Here, a superhydrophobic acoustic metasurface of microstructured poly(vinylidene fluoride) membrane, referred to as a “meta-skin” insulator, which is able to confine acoustic waves in an all-angle and wide spectrum range due to tremendous impedance mismatch at stable air/water interfaces, viz., the Cassie–Baxter state is demonstrated. By utilizing the meta-skin insulator with broadband and high throughput, orbital-angular-momentum multiplexing at a high spectral efficiency and binary coding along large-angle bending channels for bit-error-free acoustic data transmission in an underwater environment are demonstrated. Very different from optical and/or electrical cable communications, acoustic waves can be simply and effectively coupled into remote meta-skin acoustic fibers from free space, which is technologically significant for long-haul and anti-interference communication. This work can enlighten many fluidic applications based on efficient waveguiding, such as in vivo ultrasound medical treatment and imaging.     

An application of fast multipole method in analyzing acoustic filters

Abstract

The purpose of this study is to investigate the acoustic performance of mufflers. As a numerical scheme for analyzing an acoustic filter, the boundary element method is more suitable than are domain methods, such as the finite element method, which has to mesh the domain. However, the coefficient matrices established by the boundary element method are full and often non‐symmetrical. In order to decrease the computational time required, the fast multipole method has been applied. The fast multipole method, when compared with the boundary element method, reduces CPU time from an order of N² to Nlog^γ N, where N is the number of unknowns and γ is a constant. This study focused on the different geometries of plates within simple expansion acoustic filters. Numerical analysis demonstrates that the transmission loss at a particular frequency performance is better when employing a simple expansion acoustic filter with plates.     

非声学公共建筑中的声品质

本文分析了在八种公共建筑类型中的声学专题研究结果, 包括火车站、商城、图书馆、开敞式办公室、足球场、游泳空间、用餐空间、及教堂, 旨在考查主观评价和客观指标之间的关系, 并且探索在非声学建筑中创造舒适的声环境的原则和框架。分析表明了声品质在这类非声学建筑中的重要性, 另外, 即使客观指标例如声压级和混响时间相同, 声舒适度亦可能完全不同。其它关键因素包括社会背景、心理调节、声音喜好、声学处理的接受程度, 声学与其他环境因素的相互作用、以及不满意的声品质可能造成的健康影响。     

基于超声驻波场的水下颗粒操控研究

超声波产生的声辐射力可以实现对微小物体的操控。针对微米尺度颗粒在液体环境的操控问题,基于黏性介质中的声辐射力理论,建立由双凹球面聚焦超声换能器驱动下的水下颗粒操控模型。利用COMSOL软件仿真了模型的声场、声流场及颗粒操控动态过程,最后通过水下颗粒操控实验对仿真结果进行验证。研究发现,颗粒在水下操控过程受到声辐射力与声流曳力的共同作用,由声波干涉作用形成的局部驻波场主要依靠声辐射力将颗粒团聚在波节位置,但随着颗粒尺寸的减小,颗粒无法继续束缚,颗粒操控将由依靠声辐射力转变为声流曳力。此外声场强度的增加会增强颗粒操控的抗扰动能力。     

《消声室的声学设计》

消声室是声学专业的实验室用房，它在电声学产品的声学性能检测和机电设备的噪声声功率级测量中得到广泛的应用。消声室的设计，应在遵循声学原理的基础上，处理好使用要求与实验室周围的声环境状况以及建设造价等方面的关系问题。文中结合消声室建设的工程实例，介绍了消声室设计中有关体积、体型、吸声、隔声等方面的技术问题。测量表明，建成的消声室在声学方面的各项指标均满足或优于国家标准的要求。     

热声发动机用声学放大器的改进研究

声学放大器是一种可显著提高热声发动机输出压力振幅和压比的装置,存在的主要问题是声功损失过大.通过理论研究,提出采用较大管径进一步提高声学放大器性能的方法,称为改进型声学放大器.实验结果表明:该声学放大器在大幅度提升输出压比的同时,没有明显降低发动机内的压比和破坏发动机内部声场,能使发动机工作在较高的品质状态.采用变负载法测量声功的实验结果也表明,改进型的声学放大器有效地解决了声功损失过大的问题.     

乐罩对剧院音质参量的影响分析

乐罩是有自然声演出功能剧场舞台表演区的重要组成部分,其作用是防止有限的自然声能被舞台吸收和逸散,并。文章分析了24座剧院加乐罩前后音质参量实测数据,研究了加乐罩前后音质参量的统计特性。加乐罩后的剧院,在混响时间、早期衰变时间、强度因子、舞台支持度等音质参量上均有显著的提升。