轻质夹层复合吸声结构的水声性能实验研究

夹层复合吸声结构具有很强的可设计性,得到广泛的应用,但以往研究的此夹层结构的吸声芯材存在密度较大的问题.为解决此问题,采用玻璃钢作为表层材料,多种空心玻璃微珠混合填充环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂合成的高分子吸声材料作为芯材,设计一种轻质夹层复合吸声结构.首先研究确定了表层材料的厚度,并制作了脉冲声管测试试件,根据测试结果确定芯材的合成配方,根据此配方制作了消声水池测试试件,在消声水池中测试了其吸声系数和反射系数,最后对该结构的吸声机理进行了分析,结果证明:用空心玻璃微珠填充环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂可以合成低密度高分子吸声材料(相对密度0.8±0.05),用其作为芯材制作的夹层复合吸声结构具有良好的吸声性能,降低夹层结构的整体重量的同时也具有很好的声隐身效果,更有利于工程的应用.     

水下吸声夹芯复合材料的声学性能

基于水下目标消声覆盖层的承载和隐身一体化需求,通过分析水下消声材料吸声机理,设计了一种水下吸声夹芯复合材料。合理选择材料组分制备了芯材声学试样,测量了声速、复模量、损耗因子等声学参数;采用脉冲声管试验声学性能与理论计算结果一致;33mm厚聚氨酯改性环氧基微珠(PUEPM)配方试样声学性能要优于环氧基微珠吸声体(EPM),5KHz以上频段吸声系数达到0.7;样机消声水池试验表明,水背衬时夹芯吸声结构样机平均吸声系数大于0.5。     

水下吸声夹芯复合材料的声学性能EI北大核心CSCD

基于水下目标消声覆盖层的承载和隐身一体化需求,通过分析水下消声材料吸声机理,设计了一种水下吸声夹芯复合材料。合理选择材料组分制备了芯材声学试样,测量了声速、复模量、损耗因子等声学参数;采用脉冲声管试验声学性能与理论计算结果一致;33mm厚聚氨酯改性环氧基微珠(PUEPM)配方试样声学性能要优于环氧基微珠吸声体(EPM),5KHz以上频段吸声系数达到0.7;样机消声水池试验表明,水背衬时夹芯吸声结构样机平均吸声系数大于0.5。     

内嵌局域共振型散射体结构的低频吸声性能研究

建立了内嵌周期性局域共振型散射体的水下吸声结构模型,验证了轴对称结构分析有限元方法的正确性。讨论了截面形状、芯体材料以及包覆层厚度等参数对吸声性能的影响规律,结合吸声峰处的位移云图及能量耗散密度云图分析了参数的影响机理。仿真试验结果表明,吸声峰由散射体共振引起,且第一、第二吸声峰均与芯体和包覆层的共振密切相关。采用遗传优化算法对变截面柱型局域共振散射体吸声结构在研究频段内的吸声性能进行了优化。优化结果表明,变截面散射体在吸声峰处发生共振的同时能激发更多基体位移,促进纵波模式向横波模式转化,有助于能量耗散并提高吸声系数,为低频宽带吸声结构设计提供了新的思路。     

非常规孔结构Al-Si12泡沫芯消声器的吸声性能研究

以渗流法制备的宽孔径孔结构、周期孔结构及梯度孔结构三类非常规孔结构Al-Si12泡沫为芯材,制作了Al-Si12泡沫芯消声器,对其吸声性能进行了研究。结果表明,宽孔径孔结构Al-Si12泡沫芯消声器的吸声效果明显优于常规孔结构Al-Si12泡沫芯消声器;梯度孔结构Al-Si12泡沫芯消声器的吸声性能比宽孔径孔结构泡沫铝芯消声器优越;周期孔结构的泡沫铝芯消声器与宽孔径孔结构泡沫铝芯吸声性能相当;Al-Si12泡沫芯消声器的吸声性能与扩张室结构及流阻有关;与传统吸声材料芯消声器相比,宽孔径孔结构的Al-Si12泡沫芯消声器的吸声性能介于离心玻璃棉芯消声器及聚氨酯泡沫芯消声器之间。     

微穿孔板吸声体参数灵敏度分析

轻质耐高温的微穿孔板吸声体的吸声性能主要受腔深、孔径、板厚、穿孔率四个参数的制约,通过等比例减小和增大这些参数来观察微穿孔板吸声体吸声性能的改变。引入吸声系数变化率的概念,以吸声系数变化率作为衡量标准,判断参数的改变对结构吸声性能的影响。整体而言,影响吸声性能的敏感度从高到低的微穿孔板吸声体参数顺序为：腔深、孔径、穿孔率、板厚。研究结果可为工程人员利用微穿孔板吸声体降噪时设计吸声体尺寸提供一定的指导。     

点阵增强夹芯结构吸声复合材料制备及性能研究

采用连续纤维增强吸声芯层,并利用真空辅助成型工艺整体成型了结构吸声复合材料。采用QT/25试验机测试了结构吸声复合材料的抗平压性能、弯曲刚度;采用脉冲声管测试系统测定了结构吸声复合材料水下吸声性能。试验结果表明,吸声芯层、复合材料面板与增强结构三者复合良好、无缺陷,验证了连续纤维增强吸声芯层以及真空辅助成型工艺整体成型结构吸声复合材料技术可行性。与同类型材料相比,含点阵增强结构的材料的平压性能提高了一个数量级,弯曲刚度提高了一倍,声学性能无明显变化。     

天然纤维增强复合材料吸声性能研究

采用热压成型法制备天然纤维增强复合材料层合板和蜂窝夹芯结构,利用双传声器阻抗管进行吸声性能测试,并与合成纤维增强复合材料层合板和蜂窝夹芯结构进行对比。结果表明:与合成纤维增强复合材料层合板相比,天然纤维增强复合材料层合板虽然具有更优异的吸声性能,但是仍不能满足吸声材料的要求,需通过材料设计进一步提高这种材料的吸声性能。而天然纤维增强蜂窝夹芯结构具有优异的吸声性能,吸声系数峰值高达0.4,可以被用作吸声材料。     

一种小局域条件下微穿孔板吸声体吸声特性研究

在1 mm厚碳纤维增强树脂板材上制备规则圆形的微穿孔,以此为基础,制得一种夹芯微穿孔吸声体,利用阻抗管测试方法研究了小局域条件对该吸声体吸声特性的影响。试验结果表明,小背腔的加入对该吸声体的微穿孔吸声效果有强烈影响,使其微穿孔的吸声频率向高频移动、吸声系数降低;且在该情况下,未发现组合微穿孔的协同吸声效应;基于声电类比法的微穿孔吸声方程可能不适合直接用于该声学结构吸声特性的预测、设计。利用亥姆霍兹吸声公式等声学理论,形成了一种适用于该小局域条件下夹芯微穿孔吸声体的计算方法,可解决该吸声体结构参数的设计问题,为优化其吸声特性提供依据。     

蜂窝微穿孔吸声体的宽频吸声性能优化设计

针对蜂窝微穿孔吸声体结构,利用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法优化吸声体结构的吸声性能.以三蜂窝芯的蜂窝微穿孔吸声体结构中微穿孔板的孔径、穿孔率和背腔深度为优化设计变量,以吸声体的吸声系数和吸声频带为优化目标,得到吸声体宽频范围吸声时的优化结构参数.将三参数优化、两参数优...     

聚氨酯弹性体的合成和水下声学性能

用甲苯-2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)、聚醚二醇(PPO)和3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)等原料合成了聚氨酯弹性体,在脉冲声管中测试了合成试样的声压反射系数和吸声系数,研究了合成工艺参数对其水下声学性能的影响。测试结果表明,TDI-PPO-MOCA合成型聚氨酯弹性体是一种良好的水下吸声材料,其吸声性能受到固化温度,扩链剂含量等参数的影响。加入填料和改变其结构可以进一步改善聚氨酯弹性体的水下声学性能,因此合理地设计实验工艺参数,可以得到水下声学性能更佳的聚氨酯弹性体。为工业生产提供了理论参考。     

整体中空复合材料隔声性能的实验研究

为了探讨整体中空复合材料结构与隔声性能之间的关系, 设计并制备了不同高度、不同面板厚度以及不同芯材的玻璃纤维整体中空织物/环氧树脂复合材料。采用混响室-消声室法对其隔声性能进行了测试分析。研究表明: 整体中空复合材料的结构对其隔声性能有明显的影响。复合材料的隔声性能随着结构高度的增加逐渐提高, 面板厚度对材料的隔声效果影响较大, 芯材排列形式对其隔声性能影响相对较小; 8 形整体中空复合材料的隔声性能略高于 88 形和 X 形。      

D101大孔树脂颗粒/聚氨酯-环氧树脂弹性体复合材料水声吸声性能

用浇铸法制备了不同含量D101型聚苯乙烯大孔树脂颗粒改性的聚氨酯(PU)/环氧树脂(EP)(D101/PU-EP)弹性体复合材料声学试样, 并研究了该材料的水声吸声性能。基于等效夹杂原理的含涂层空心球复合泡沫材料的模量预测模型, 计算了D101/PU-EP弹性体复合材料的体积模量和剪切模量。根据计算模量和声学模型, 采用传递矩阵法对D101/PU-EP弹性体复合材料的水声性能进行了仿真, 得到了D101大孔树脂颗粒的添加量以及梯度结构对该复合材料水声性能的影响规律。运用水声材料声脉冲管系统测试了复合材料的水声声学性能(管中测试, 水背衬)。研究结果表明: D101大孔树脂颗粒能够有效改善PU-EP弹性体的水声吸声性能, 三层梯度结构的D101/PU-EP弹性体复合材料的吸声性能(D101树脂含量10%, 平均吸声系数0.53, 最大吸声系数0.64)优于同组成的单层复合材料(D101树脂含量10%, 平均吸声系数0.46, 最大吸声系数0.52)。算例验证表明, D101/PU-EP弹性体复合材料的水声性能测试结果与仿真结果基本吻合。     

深水静压环境中夹芯结构PUEPM芯材蠕变特性实验研究

通过弹性力学分析,将深水静压环境中夹芯结构芯材力学状态与加套筒静压实验中芯材的力学状态进行对比,提出研究深水静压环境中夹芯结构黏弹性芯材蠕变特性的套筒实验方法;针对三种不同配方的聚氨酯改性环氧基微珠增强吸声体(Polyurethane Modified Epoxy Resin Sound Absorption Materials,PUEPM)芯材开展准静态套筒压缩实验和加套筒蠕变实验,得到了芯材的蠕变性能。结果表明:玻璃微珠含量较低,短切纤维含量较高的分层PUEPM芯材具备较好的蠕变性能;玻璃微珠含量越大,芯材变形回弹性能越好;B型PUEPM芯材具备较好的综合力学性能。     

Composite sandwich structures with nested inserts for energy absorption application

Polymer composite sandwich structures are promising candidate structures for reducing vehicle mass, thereby improving the fuel economics. Nonetheless, to fully explore this material as the primary structure and energy absorber in vehicles, it is important to understand the energy absorption capability of this material. Hence, in the present work, comprehensive experimental investigation on the response of composite sandwich structures to quasi-static compression has been carried out. The crashworthiness parameters, namely the peak force, absorbed crash energy, specific absorbed energy, average crushing force and crush force efficiency of various types of composite sandwich structures were investigated in a series of edgewise axial compression tests. The tested composite sandwich specimens were fabricated from glass and carbon fiber with epoxy resin. Four distinct modes of failure were observed and recorded. The primary mode of failure observed was progressive crushing with high energy absorption capability. The optimized design in this study had a specific energy absorption capability of 47.1 kJ/kg with a good crush force efficiency of 0.77, higher than conventional metals.     

泡沫铝复合板低频吸声性能实验分析与研究

摘 要：泡沫铝是一种新型的吸声材料,在中高频具有良好的吸声效果,本文研究采用泡沫铝复合板来提高其低频吸声性能。研究表明,泡沫铝复合结构具有较好的低频吸声性能,在500Hz～1KHz吸声系数提高较大。通过在材料一侧添加可以背衬进一步提高其吸声系数,在空腔厚度为30mm时复合板的吸声系数最好,在频率400Hz附近出现吸声峰值0.82。     

多层高分子复合结构斜入射声波吸声性能

研究了多层高分子复合结构在斜入射声波作用下, 各层材料动态力学性能参数和几何参数变化对其吸声性能的影响规律。应用三维传递矩阵数学模型计算了多层复合结构对垂直入射声波的吸声系数, 并与实验结果进行了对比。结果表明计算结果与实验结果基本一致。利用此数学模型分析了各层材料厚度、模量、损耗因子及泊松比变化对吸声性能的影响。分析结果表明, 各因素变化对吸声性能影响较大, 且外层材料性能参数变化对吸声性能的影响明显大于内层材料性能参数变化对吸声性能的影响。      

基于静电植绒技术的尼龙66纤维-Q235钢复合板的制备及其吸声性能

采用静电植绒技术制备尼龙66纤维-Q235钢复合板, 并研究了不同黏结剂涂覆量对植绒牢度的影响, 通过SEM观察分析绒毛层的形貌, 并通过传递函数法测量200~6 300 Hz频率范围内复合板的吸声性能, 分析植绒电压、植绒时间、极板间距和纤维形态结构对吸声性能的影响。结果表明:植绒牢度随黏结剂涂覆量的增大而增大, 在不产生气泡的前提下, 100 g/m2为最佳涂覆量;吸声性能随植绒电压的增加而提高, 但增幅逐渐减小, 最终趋于稳定;植绒时间对吸声性能的影响趋势同植绒电压相似;吸声性能随极板间距的增大而降低, 开始下降缓慢, 随后逐渐加快, 其最优植绒参数为植绒电压90 kV、植绒时间40 s、极板间距10 cm;纤维形态结构也对尼龙66纤维-Q235钢复合板的吸声性能有明显影响, 减小纤维长度和纤维直径均可提高复合板的吸声系数, 最佳纤维形态结构参数为长度0.9 mm、直径20 μm。