低温环境对多孔材料声学性能的影响研究EI北大核心CSCD

针对低温环境对船舶多孔舾装材料声学性能的影响,阻抗管吸/隔声性能测试研究是被开展。基于传递函数法进行不同环境影响下玻璃棉材料的声学性能测试,试验给出了温度和含水率对玻璃棉材料声学性能的影响规律;在此基础上,以内河破冰船为例分析了低温环境下玻璃棉材料声学性能变化对舱室噪声的影响。研究表明,低温环境下玻璃棉的高频吸声系数将随含水率增加而显著下降,插入损失随含水率增加而增加,但低温环境导致玻璃棉材料声学性能的变化不会提高舱室噪声的超标风险。     

可降解功能性聚合物多孔材料的制备与表征EI北大核心CSCD

通过己内酯(CL)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)共聚合成可降解大分子交联剂,将其应用于高内相乳液聚合制备可降解聚合物多孔材料。在此基础上,引入端双键的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)大分子单体共聚,制备含功能链段的可降解聚合物多孔材料。用核磁共振、傅里叶变换红外光谱和扫描电镜等对大分子交联剂、大分子单体及多孔材料进行分析和表征。结果表明,合成的大分子交联剂相对分子质量为8100,残留双键含量为GMA结构单元的20%。当大分子交联剂含量为单体质量的1/10时,体系可以形成稳定的高内相乳液,经聚合可得到内部孔洞丰富、泡孔直径为20~22μm的可降解聚合物多孔材料。引入端双键的PDMAEMA大分子单体后,所得聚合物多孔材料孔壁泡孔直径为10~15μm,微孔尺寸为5~8μm,其可在碱性溶液中水解。     

基于传声器阵列的低速空腔噪声控制试验研究EI北大核心CSCD

基于相位传声器阵列在声学风洞中测量了低速空腔流动中主要噪声源的分布特性,提出了一种新的评估气动声源强度的计算方法。通过在空腔前后缘加装锯齿板和阻挡板的方式探索了空腔噪声抑制策略,并且比较了不同措施的降噪效果。结果表明:低速空腔流动噪声主要来自于剪切层与空腔后壁的相互作用;锯齿板以沿来流方向安装在前缘对空腔噪声控制效果最好,且锯齿越密集,噪声抑制效果越明显;阻挡板对空腔噪声控制效果不理想。     

超交联多孔材料的合成及吸附氨基酸特性EI北大核心CSCD

以苯为反应单体、二甲氧基甲烷(FDA)为交联剂,通过Friedel-Crafts烷基化反应,改变单体与交联剂之间的摩尔比来调控聚合物的孔隙结构,合成了一系列具有高比表面积的多孔芳香交联聚合物HCP-PhH-(1-3)。通过氮气吸附脱附、热失重和红外光谱对其进行表征,聚合物表现出丰富的孔径结构与良好的稳定性。将其对色氨酸(Trp)、苯丙氨酸(Phe)以及苯甘氨酸(Phg)进行了吸附行为研究,结果表明,单体苯与交联剂FDA的摩尔比为1:5时,合成的聚合物HCP-PhH-3具有相对较大的比表面积901.498 m^(2)/g,在25℃时对pH=7、浓度1.5 mmol/L的氨基酸溶液具有较大的吸附能力,吸附量分别为色氨酸(0.199 mmol/g)、苯丙氨酸(0.140mmol/g)、苯甘氨酸(0.034 mmol/g),显示出明显的吸附效果。对HCP-PhH-3吸附氨基酸的过程进行动力学拟合,线性拟合相关度(R2)符合准二级动力学模型。     

多孔材料对空腔噪声抑制效果研究

研究马赫数为0.85的条件下,空腔的壁板使用多孔材料对空腔噪声和空腔流动的影响。利用大涡模拟(LES)来预测空腔内的流体流动,考虑到多孔材料对湍流的影响由渗透性损失和内部损失两部分组成,使用Ergun半经验公式来预测这两部分的影响,再结合LES湍流模型可以预测多孔材料内的流体流动。研究结果表明,空腔的前壁、后壁、底板使用多孔材料均可以改善空腔内的流场,并且可以抑制空腔噪声,其中空腔底板使用多孔材料对空腔噪声的抑制效果最为显著,可以使得空腔后部的总声压级降低3 dB以上。     

纤维多孔陶瓷的研究进展EI北大核心CSCD

纤维多孔陶瓷是利用黏结剂将随机分布的陶瓷纤维进行黏接,形成具有鸟巢形态的多孔材料,内部具有大量三维联通孔,其具有轻质、高气孔率、高比表面积、高效隔热的特性。纤维多孔陶瓷为飞行器提供良好热防护效果的同时,可明显减轻其质量,降低发射成本,是航天器大面积热防护系统极具潜力的候选材料。本文主要对近年来纤维多孔陶瓷材料有关纤维骨架、黏结剂、制备方法,以及其在性能优化等方面的研究工作进行了梳理、总结,展望纤维多孔陶瓷在多重热防护方式、集成化及工程化等方面的发展。     

某风扇增压级行波共振故障机理研究EI北大核心CSCD

某风扇增压级发生了一次振动故障,基频振动瞬间突增,之后快速下降,但仍超限制值,停机检查发现试验件损伤较为严重。为排查故障原因,进行了转速分析,确定了故障分析的振动信号时段,对该时段振动信号进行了小波分析、快速傅里叶变换(fast fourier transform, FFT)分段对比分析,推断出异常振动的频率;结合试验件分解后发现的磨痕特征,推断出异常振动的振型;再结合静子机匣模态试验、转子鼓筒模态分析、轴心轨迹分析等多种信息后,提出了故障机理——转静子碰磨激发了转子鼓筒3节径后行波共振;根据故障机理提出了整改措施,经试验验证,措施有效。该研究对该次的振动故障特征、故障诊断方法进行了总结,对类似振动故障的排除具有重要的参考价值。     

基于可变形空腔的起落架舱体噪声抑制研究EI北大核心CSCD

提出了一种基于可变形空腔的起落架舱体结构,通过机械装置调节舱体底板及后壁倾斜角度,不需要额外增加舱体体积,使用声学有限元法探讨了该结构在低马赫数下的噪声抑制效果。研究发现:随着舱体后壁倾斜角度的增大,舱体内部及外部的噪声明显减小,同时模态频率逐渐增大,有助于避免舱体结构发生共振破坏;舱体后壁倾斜一个较小的角度就能有效地改善内部的声反射环境,进而抑制舱体内部的高频模态噪声、总声压级。当后壁倾斜角度大于某个临界值时,继续增大倾斜角度对于舱体内部高频模态噪声以及总声压级的抑制效果不再明显,在当前的仿真条件下,舱体后壁最佳倾斜角度范围为10°~16°。     

移动凸轮变阻尼隔振装置动态性能研究EI北大核心CSCD

针对线性隔振器在共振区需要大阻尼才能抑制共振峰,但在高频区大阻尼不利于隔振的问题,提出了基于移动凸轮的变阻尼隔振装置,该装置主要由水平对称布置的线性阻尼器及移动凸轮组成。将该变阻尼装置用于消极隔振系统,推导了变阻尼装置的等效阻尼系数,建立了隔振系统的动力学方程,采用谐波平衡法得到了方程的近似解析解;通过盛金法及数值仿真得到了其位移传递率曲线,分析了主要参数对系统隔振性能的影响。与传统的线性隔振器相比,选取合适的设计参数的变阻尼隔振系统,能更有效地抑制共振峰,同时还可以在中、高频区取得很好的隔振效果,最后以车辆为例,验证了前述结论。     

双自由度共振消声器及其控制研究EI北大核心CSCD

提出一种具有可调双消声波峰的压电式消声器,可依据降噪要求来调节电压和穿孔率大小,实现两个低频段的声波吸收可调谐。运用Comsol声固耦合模块计算消声结构参数对频移特性影响的规律:穿孔率减小,双消声峰向低频偏移,第二消声峰的幅值和频率范围明显减小,反共振点位置不变;膜厚增加,第一阶消声峰值基本不变,第二阶消声峰值向低频偏移。分析了不同加载电压下的压电薄膜位移变化情况,搭建实验平台测试不同电压条件下结构的传输特性,基于逆压电效应的压电薄膜可以有效地抑制或增强膜的振动响应,改变反共振点位置,电压由0增加到300 V,第一消声峰值频率向高频偏移85 Hz,第二消声峰向高频域移动了125 Hz。     

多孔材料抑制瓦斯爆炸传播的实验及机理

利用自行设计加工的断面为30cm×30cm方形爆炸实验管道,对不同参数的金属丝网、泡沫陶瓷材料和多孔泡沫铁镍金属的抑爆效果分别进行了实验研究,结合材料特点,分析了其抑爆机理。实验结果表明,金属丝网、泡沫陶瓷和多孔泡沫铁镍金属对瓦斯爆炸传播均有一定抑制作用,多孔泡沫铁镍金属衰压和阻火效果优于金属丝网和泡沫陶瓷,材料的损坏程度明显降低,对火焰衰减效果增强;测点4,多孔泡沫铁镍金属相比40目40层金属丝网对最大火焰温度的衰减率提高了43.8%,相比Al2O3 7cm大孔泡沫陶瓷提高了34.5%。测点7,多孔泡沫铁镍金属相比40目40层金属丝网体对爆炸超压的衰减率提高了29.9%,相比SiC 5cm大孔泡沫陶瓷提高了22.4%。     

家猫爪垫减振机理及其在轮胎花纹中的仿生应用研究

猫科动物运动时表现出极强的减振特性,爪垫作为与地面接触的唯一躯体部分是影响减振效果的关键因素.通过对家猫爪垫的组织学和接地力学试验研究表明,爪垫的减振机理主要体现在:爪垫组织结构呈现的多层特征有助于衰减接地应力;正常行走步态下爪垫力学特性表征出的爪垫-地接触中存在摆动变形的运动特征有利于缓冲储能的发挥.利用家猫爪垫的减...     

Elastoplasticity theory for porous materials

A continuum theory is derived for the modeling of elastoplastic work-hardening porous materials. The theory provides a set of constitutive relations which, using the properties of the inelastic matrix, determines by an incremental procedure the overall response of the porous solid to various types of loading. In the elastic region, effective elastic moduli of the porous material are obtained. Comparison with theoretical and experimental results are given.     

Hierarchical porous materials for tissue engineering

Biological organisms have evolved to produce hierarchical three-dimensional structures with dimensions ranging from nanometres to metres. Replicating these complex living hierarchical structures for the purpose of repair or replacement of degenerating tissues is one of the great challenges of chemistry, physics, biology and materials science. This paper describes how the use of hierarchical porous materials in tissue engineering applications has the potential to shift treatments from tissue replacement to tissue regeneration. The criteria that a porous material must fulfil to be considered ideal for bone tissue engineering applications are listed. Bioactive glass foam scaffolds have the potential to fulfil all the criteria, as they have a hierarchical porous structure similar to that of trabecular bone, they can bond to bone and soft tissue and they release silicon and calcium ions that have been found to up-regulate seven families of genes in osteogenic cells. Their hierarchical structure can be tailored for the required rate of tissue bonding, resorption and delivery of dissolution products. This paper describes how the structure and properties of the scaffolds are being optimized with respect to cell response and that tissue culture techniques must be optimized to enable growth of new bone in vitro.     

多孔金属材料制备方法

本文概述了多孔金属材料的典型和特点，着重介绍了该材料的各种制备方法，以期提供一些优化组合生产工艺的线索。     

关于多孔材料的新模型

指出了多孔材料的经典性模型-Gibson-Ashby模型的不足,如孔隙单元非密积、棱柱状态不等价等,提出了一个能弥补Gibson-Ashby模型这些不足的新模型．应用这个新模型,可获得与实验结果符合良好的三维网状泡沫材料电阻率关系和力学关系的表征．实验结果证明,应用于多孔材料时,由新模型所得的有关数理关系明显优于Gibson-Ashby模型。     

Noise reduction using spatial-angular compounding for elastography

Ultrasound elastography has developed into an imaging modality suitable for detection and diagnosis of cancers in the breast, prostate, and thyroid and for monitoring ablative therapies in the liver, kidneys, and other sites. In this article, a new approach is described that enables the reduction of noise artifacts in elastography without a significant reduction in either the contrast or spatial resolution. The technique uses angular-weighted compounding of local angular strains estimated from echo signals scanned at different insonification angles. Strain estimated along angular insonification directions can be separated into strain tensor components along the axial (direction of compression) and lateral directions. The mechanical stimulus is applied only along one direction. Angular-weighting factors are derived from the relationship between the axial and lateral strains under the assumption of tissue incompressibility. Experimental results using a uniformly elastic, tissue-mimicking phantom demonstrate the improvement in the signal-to-noise ratio obtained with angular-weighted compounding. Variation in the signal-to-noise ratio obtained using different angular increments also is investigated. Elastograms obtained from an inclusion phantom also demonstrate the improvement in contrast detail resolution obtained using spatial-angular compounding.     

Permeability of porous materials

A structural model and an approximate method for calculating the permeability of porous materials are proposed.Notation q volumetric flow rate of fluid - l, h, L, S width, thickness, length, and cross-sectional area of material - p pressure drop - coefficient of absolute viscosity - k, k₁, k₂ permeabilities - m₁, m₂ volume concentrations of components - R_t, R_e, R_f thermal, electrical, and filtration resistances - , thermal and electrical conductivities - c parameter - mean pore diameter - sinuousness - d fiber diameter Translated from Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, Vol. 41, No. 3, pp. 421–427, September, 1981.     

Engineering porous materials for fuel cell applications

Porous materials play an important role in fuel cell engineering. For example, they are used to support delicate electrolyte membranes, where mechanical integrity and effective diffusivity to fuel gases is critical; they are used as gas diffusion layers, where electronic conductivity and permeability to both gas and water is critical; and they are used to construct fuel cell electrodes, where an optimum combination of ionic conductivity, electronic conductivity, porosity and catalyst distribution is critical. The paper will discuss these characteristics, and introduce the materials and processing methods used to engineer porous materials within two of the leading fuel cell variants, the solid oxide fuel cell and the polymer electrolyte membrane fuel cell.