多层异质复合结构的动力学响应及抗侵彻性能

为研究多层异质复合结构动力学响应及抗侵彻性能,利用霍普金森试验装置,对不同材料排布顺序及含泡沫铝夹芯的多层复合结构进行冲击加载,通过贴在入射杆和透射杆上的应变片测得入射波、反射波、透射波波形,验证数值仿真模型正确性;结合数值模拟,研究不同结构对试件内部应力波传播特性和应力场分布影响规律;依据复合结构动力学响应特征,设计复合靶板并进行抗侵彻试验,分析靶板塑性变形特征及抗侵彻耗能机制;通过数值模拟分析泡沫铝夹芯厚度对防护性能影响。结果表明,装甲钢后置复合结构及含泡沫夹芯结构有助于减缓应力集中,减小陶瓷损伤面积;泡沫铝夹芯过厚难以为靶板变形提供支撑,降低抗侵彻阻力;五种夹芯厚度h=2 mm、h=5 mm、h=10 mm、h=20 mm、h=30 mm中,h=10 mm对应多层异质复合靶防护性能最优。      

聚氨酯泡沫夹心板的结构与频率响应特性

制备了一系列三明治式聚氨酯(PU)泡沫夹心板,研究了聚氨酯泡沫的组成和结构与频率响应特性之间的关系.结果表明:聚氨酯泡沫夹心板的灵敏度以及频宽与材料的组成和孔径、孔隙率、开闭孔率、厚度等结构因素以及皮层材料性质有关.芯层聚合物分子组成决定材料的阻尼性能,在很大程度上决定声能的输出;芯层空气含量越高,具有阻尼性质的聚合物含量少,音板灵敏度高;声波经过材料时摩擦阻力小,灵敏度高;材料的反射界面增加,声能损耗增大.     

泡沫和橡胶组合层状结构静态吸能性能研究

目的 提出一种新型的泡沫和橡胶组合层状吸能结构,通过仿真对比分析该结构静态压缩特性和缓冲性能。方法 采用发泡聚苯乙烯(EPS)、三元乙丙橡胶(EPDM)2种材料,以3种不同厚度比(1∶3、1∶1、3∶1)、2种叠置顺序进行组合构建层状结构,应用LS–DYNA进行组合层状结构静态压缩变形特性、吸能特性分析,并与2种材料单独压缩时的特性作了对比。结果 2种材料相互组合的层状结构静态压缩力学特性、吸能能力与叠置顺序无关,与2种材料的厚度比有关。组合层状结构的承载能力、总吸能和平台应力均优于单一EPS的;组合层状的比吸能优于单一EPDM的,比单一EPS的差,是单一EPS比吸能的1/60~1/20。能量吸收率在不同应力水平存在差异,调整EPS或EPDM子层厚度占比可提高组合层状结构的缓冲效率。结论 EPS和EPDM 2种材料相互组合的层状结构具有较大的结构承载能力和吸能优势,可为抗冲击的缓冲系统设计提供新思路和参考价值。     

聚氨酯改性聚异氰脲酸酯声学材料的研究

以多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)和聚醚多元醇为原料,采用聚氨酯改性方法合成缮了改性聚异氰脲酸酯泡沫体声学材料,并用扫描电子显微镜分析了泡沫的泡孔结构,还对泡沫的吸隔声性能、拉伸性能和阻燃性能进行了研究.实验结果表明,研制的泡沫材料具有比较均匀的泡孔结构,并具有较好的吸隔声性能、阻燃性能及拉伸强度,当泡沫材料厚度为20mm时,在125Hz～4000Hz范围内的平均吸声系数为0.34(驻波管法),在125Hz～8000Hz范围内的平均隔声量(声强法)21.7dB,氧指数为30.5,拉伸断裂强度为614.9kPa.另外研究结果还表明,在以聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫为主体材料的复合材料中,表面所加的饰面层对其吸隔声性能一般有较大的影响.     

含有空气背衬层的分层多孔材料的吸声性能研究

根据声波在介质中的传播规律,计算了声波垂直入射到含有空气背衬层的分层多孔材料吸声结构的吸声系数。以含有空气背衬层的双层泡沫铝结构为例,研究了各层泡沫铝的设计参数和空气背衬层厚度变化对吸声结构吸声系数的影响规律。研究表明:随着各层孔隙率增加、或厚度增加、或流阻率增加,双层泡沫铝空气背衬层吸声结构的吸声系数逐渐增大;在低频段增加空气背衬层厚度,吸声系数增大,且最高吸声系数表现出向低频迁移的趋势;在中频段,当增加各层孔隙率或流阻率时,没有空气背衬层的双层泡沫铝吸声结构则呈现出更好的吸声性能。合理调整各层材料的设计参数,可在较宽频段上达到满意的吸声效果。     

复合微穿孔板吸声结构声学性能预测

本文旨在将微穿孔板吸音结构与多孔材料复合，得到中低频吸音性能较好的复合层声学结构。以微穿孔板多边形穿孔截面、穿孔率、空腔厚度和多孔材料类型为变量，设计复合层声学结构，给出复合层声学结构吸声系数的理论计算方法和声学有限元仿真预测模型。利用3D打印技术制备精度较高的微穿孔板实验样本，利用阻抗管法对复合层声学结构的吸声系数进行实验室测量。对比预测结果和实验数据，发现两者具备很好的一致性。研究表明：复合层声学结构具有很好的中低频吸声系数，通过调整微穿孔板穿孔截面形状和穿孔率可以对中低频段（50-1600Hz）噪音进行有效控制。     

磁控溅射法制备石墨烯/Ni复合泡沫及其在超级电容器中的应用

利用磁控溅射方法在泡沫镍(Ni)基底上成功制备出大面积多层石墨烯薄膜,利用拉曼光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站等对其结构和性能进行了表征。结果表明,这些沉积在泡沫Ni骨架上的薄膜具有多层石墨烯结构,进一步以石墨烯/Ni复合泡沫为电极,研究其电化学及能量存储性能,显示了良好的电化学存储性能和充放电速率性能。该石墨烯/Ni复合泡沫材料在电化学能量存储方面具有良好应用前景。     

泡沫铝复合结构传递损失分析

泡沫铝作为一种新型功能材料,具有吸声、减振的优良性能。将泡沫铝材料与基板组合成复合结构,分析该复合结构的隔声性能,与该复合结构的传递损失计算方法。用数值计算分析不同厚度的泡沫铝对复合结构的传递损失的影响,并进行实验验证。结果表明,双层复合板传递损失的实验值与理论预测吻合性较好,泡沫铝层厚度对复合结构的传递损失影响较大。     

多层碳纤维毡复合材料的电磁屏蔽性能研究

通过对多层碳纤维毡(CFF)/环氧树脂(EP)复合材料的厚度、碳毡含量以及碳黑填充的设计，制备了多种多层结构碳纤维毡复合材料，研究了多层碳纤维毡复合材料的屏蔽性能。结果表明：随着厚度的增加，多层结构复合材料的屏蔽效能呈增高趋势；随碳毡含量的升高，多层结构复合材料的单位厚度屏蔽效能逐渐增高；碳黑(CB)的添加能进一步提升材料的屏蔽效能，碳黑填充位置的不同对多层结构复合材料的屏蔽效能影响较大；在4.00 GHz时，CFF-CB-GFF结构的屏蔽效能可达到约71 dB,可作为优良的结构功能一体化屏蔽材料。     

泡沫铝夹层结构复合材料低速冲击性能

以泡沫铝为夹芯材料,玄武岩纤维(BF)和超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)复合材料为面板,制备夹层结构复合材料。研究纤维类型、铺层结构和芯材厚度对泡沫铝夹层结构复合材料冲击性能和损伤模式的影响规律,并与铝蜂窝夹层结构复合材料性能进行对比分析。结果表明:BF/泡沫铝夹层结构比UHMWPE/泡沫铝夹层结构具有更大的冲击破坏载荷,但冲击位移和吸收能量较小。BF和UHMWPE两种纤维的分层混杂设计比叠加混杂具有更高的冲击破坏载荷和吸收能量。随着泡沫铝厚度的增加,夹层结构复合材料的冲击破坏载荷降低,破坏吸收能量增大。泡沫铝夹层结构比铝蜂窝夹层结构具有更高的冲击破坏载荷,但冲击破坏吸收能量较小;泡沫铝芯材以冲击部位的碎裂为主要失效形式,铝蜂窝芯材整体压缩破坏明显。     

闭孔泡沫铝声屏障设计

为改变高速路两侧噪声污染严重,为设计性能更加优越的公路声屏障,结合沈阳市东西快速干道高架桥声屏障建设的工程要求,设计闭孔泡沫铝材的吸声共振型声屏障。使用噪声频谱分析仪实地测量噪声污染情况,利用驻波管法测试打孔闭孔泡沫铝板的吸声系数值。设计的声屏障主要吸声结构为密度0.3 g/cm3,厚度10 mm,打孔率3%的闭孔泡沫铝吸声板,背后设置30 mm厚空腔,其吸声特性为：吸声主频率为300~400 Hz,对500 Hz以下的低频噪声吸声率可达到60 %~90 %。     

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。     

Primary investigation on sound absorption performance of highly porous titanium foams

A novel sort of cellular titanium foam, whose total porosity was achieved as high as 86%–90% and main pores were spherically millimeter-scaled, was recently prepared successfully by an improved foaming method of melting the metallic powder. This titanium foam showed a good performance of sound absorption, and its sound absorption coefficient could be more than 0.6 in the sound-wave frequency range of 3150–6300 Hz and even exceed 0.9 at the resonance frequency. The main mechanism of sound absorption for this foam should be of interference silencing due to the surface reflection when the sound wave frequency is lower than about 4250 Hz, and the viscous dissipation when the frequency is higher than about 4250 Hz. A reticular product with millimeter-scaled pore size and about 90% porosity was also made by means of slurry-immersed sintering, and the resultant titanium foam might display an effect for sound absorption, but on the whole, its absorption was evidently inferior to that of the cellular product. The corresponding sound absorption coefficient could not be above 0.2 until sound-wave frequency is higher than 3150 Hz, keeping a relatively low value except for resonance occasion only, on which it could reach up to around 0.9 at about 4000 Hz.     

空气背衬条件下泡沫材料法向吸声系数混合计算方法研究

把空气背衬看作一层材料,通过理论计算获得空气声传递矩阵,与通过实验测量获得的材料声传递矩阵组合,构建实验与计算相结合的混合模型,从而得到空气背衬复合材料总传递矩阵,计算空气背衬条件下泡沫材料的法向吸声系数。以聚乙烯泡沫材料为例,研究不同厚度空气背衬对泡沫材料法向吸声系数的影响,并与阻抗管中对应的实测结果相比较,两种方法所得结果基本吻合。随着空气背衬厚度的增加,泡沫材料的吸声性能有所提高,并且有效吸声范围向低频区移动。混合计算方法可为空气背衬条件下泡沫材料法向吸声系数的测量研究提供便利有效的手段。     

微穿孔板二次余数扩散体复合结构阻抗管实验研究

传统的共振吸声结构由于吸声频带窄而无法满足要求,为此将具有良好扩散性能的二次余数扩散体(Quadratic Residue Diffuser,QRD)结构与微穿孔板复合以期获得在吸声频带和吸声峰值兼佳的复合结构。阻抗管实验研究表明,将QRD结构与微穿孔板复合之后,微穿孔板的吸声频带有了很大的扩展,并同时拥有了QRD结构双吸声峰的特点。经过复合,QRD结构的吸收峰吸声系数明显改善,从0.27提高到0.6以上,半峰宽拓宽到300 Hz以上;与微穿孔板变化规律一致,微穿孔板/QRD复合结构的中低频吸收峰频率随微穿孔板穿孔率的增大而向高频移动,随板厚的增加而向低频移动。     

多孔材料和微穿孔板复合吸声结构研究

主要研究如何利用多孔材料拓宽微穿孔板的吸声频带,微穿孔板用来吸收低频噪声,同时加入吸声材料来提高中高频的吸声。给出复合结构吸声系数的计算方法,并在阻抗管内进行实验验证,测量结果和计算结果取得很好的一致性。研究结果表明,多孔吸声材料置于微穿孔板之前,并且二者之间有一定的空气层时,可以显著改善微穿孔板的吸声性能。     

铝硅闭孔泡沫铝吸声性能研究

利用熔体转移发泡法制备了不同孔隙率(厚度为20mm;孔隙率为67.3%、77.7%、80.4%、88.1%)和不同厚度(孔隙率为79.6%;厚度为10、20、30mm)的铝硅闭孔泡沫铝,运用驻波管法对其吸声性能进行了测试,对其吸声机理进行了探讨,并研究了孔隙率和厚度对其吸声性能的影响.结果发现铝硅闭孔泡沫铝吸声主要是通过亥姆霍兹共振器结构和孔壁微孔以及裂缝等来实现的,实验进一步证实其吸声特性曲线符合理论分析.铝硅闭孔泡沫铝的孔隙率和厚度对其吸声性能影响显著:吸声系数随孔隙率增加而增加;低频阶段,吸声系数随厚度的增加而提高,高频阶段,吸声系数随厚度的增加而下降,但整体吸声性能受厚度影响较小,只出现了最高吸声系数向低频处迁移的现象.     

穿入铜纤维薄微穿孔板的吸声性能

提出在薄微穿孔板微孔中穿入铜纤维的结构,有效拓宽薄微穿孔板的吸声频带,提高吸声系数,使微穿孔板吸声性能在中低频得到很大的提高。研究结果表明,样品直径为100 mm, 29 mm,穿孔直径为1 mm,厚度2 mm,穿孔率为3 %的微穿孔板,穿入铜纤维的直径为0.13 mm,穿入铜纤维为3和4根时,在100 Hz ~ 1 600 Hz内,共振吸声系数[α0]达0.99;穿入7至9根时,吸声频带可拓宽1 000 Hz以上;随着穿入纤维数量的增加,吸声频带显著向低频移动,当穿入11根时,移动幅值为464 Hz。     

宽频带复合吸声结构在汽轮发电机组噪声控制中的应用

对汽轮发电机组进行了噪声测试和频谱分析，确定噪声带宽集中在80—2500Hz；基于声学理论，研究了穿孔板的共振频率和最大吸声系数之间的关系，分析了这些结构参数对吸声性能的影响，从中优选的穿孔板与实验值相比较；为进一步加宽吸声频带，将穿孔板和吸声材料组合，建立了复合吸声结构和优化参数的数学模型，并根据机组的噪声特性确定了空腔厚度和吸声材料的容重，从而为汽轮机组等高噪声电力设备的降噪提供了理论和实际的依据。     

采用特性阻抗匹配的半主动组合吸声材料与结构

由于主动吸声在低频声波入射时方有吸声效果,而在中高频声波入射时,吸声效果不明显。鉴此,采用一种新的半主动吸声方法;即由一层吸声材料和可移动的刚性壁组合结构,改变刚性壁移动的速度,使吸声材料的表面声阻抗与空气的阻抗相匹配,从而使吸声材料的吸声系数达到最大。最后,对平面入射声波进行了数值计算与实验,结果表明：在100～2 000 Hz时,吸声系数能达到0.8～1.0,而对于更高频率的入射声波,用此方法进行纯主动吸声的效果改善不明显。