金属橡胶复合材料的低频吸声性能

基于局域共振原理,设计了一种以金属橡胶为基本骨架、酸性硅酮为基质、铅珠为散射体的复合材料,通过吸声性能试验,研究了复合材料参数(金属丝填充率、铅珠直径、铅珠填充率)及其背后空气层厚度对金属橡胶复合材料低频吸声性能的影响。结果表明:金属橡胶复合材料具有很好的低频吸声性能;金属丝填充率的降低、铅珠直径的增大、铅珠填充率的增加等均有利于提高复合材料低频吸声性能;背后空气层厚度的增大有利于复合材料共振吸声频率向低频方向移动。     

金属橡胶材料降噪性能的试验研究

对金属橡胶材料的降噪性能进行了试验研究.通过测量不同结构参数的金属橡胶材料的吸声系数,考察了金属橡胶结构参数(厚度、孔隙率、背后空腔深度等)对其吸声特性的影响规律,为金履橡胶在减振降噪方面的工程应用提供了试验依据.     

金属橡胶节流元件内部结构特性及节流机理的实验研究

基于金属橡胶材料的弹性均质多孔特性．利用气泡检测法对金属橡胶多孔材料的内部组织结构进行了实验研究，通过对不同结构尺寸、不同金属丝直径、不同孔隙度样件的实验．得到了最大直径和平均直径与孔隙度的关系曲线。分析了最大直往、平均直径与金属丝直径及样件长度之间的关系。通过流体渗透实验分析了孔隙度及金属丝直径对金属橡胶多孔材料流体渗透性能的影响．获得了金属橡胶节流元件雷诺数与沿程损失系数之间的关系，研究结果对金属橡胶材料在节流领域中的应用具有重要参考价值．     

金属橡胶的研究进展及其应用

作为一种新型的弹性多孔材料，金属橡胶为航空航天、空间技术等领域的发展提供了有力的技术支持，其制备工艺、力学性能、本构关系是金属橡胶研究的基础和关键。本文从制备工艺、隔振、密封、过滤、吸声降噪等方面阐述了金属橡胶的理论进展以及工程应用，简要地对金属橡胶的发展趋势进行了展望，拓宽了有待进一步研究的领域。     

吸声材料研究现状与展望

随着噪声对环境及人体健康的危害日益严重,吸声降噪成为人们普遍采用的降噪方法。文中详细介绍了多孔性吸声材料的吸声机理,介绍了吸声材料的种类、性能特点及其发展现状,重点分析了金属吸声材料的性能以及吸声材料的构造形式对于吸声效果的影响,还介绍了空间吸声体及吸声尖劈作为典型吸声结构的吸声机理及应用,并对吸声材料的发展趋势做了展望。     

金属橡胶精密流量阀流量特性研究

利用压电陶瓷的精密位移输出特性和金属橡胶的减压、隔振降噪、过滤等特点,设计一种新型金属橡胶精密流量阀,并对其流量特性进行理论分析.基于达西定律和牛顿第一定律建立阀流量特性的数学模型,运用Matlab软件分析压电陶瓷驱动电压、金属橡胶环孔隙度、金属橡胶环厚度、金属丝直径以及阀进出口压差对阀流量特性的影响规律.结果表明,阀的流量随着驱动电压、金属橡胶环孔隙度、金属丝直径和压差的增大而增大,随着金属橡胶环厚度的增大而减小,表明在不改变阀的其他参数条件下,仅通过改变金属橡胶环的几何参数就可以在一定范围内根据需要调整阀的流量值.     

国家自然科学基金重点资助项目成果简介金属橡胶——普通橡胶的最佳替代品

金属橡胶是一种新型的弹性多孔材料,由金属丝经特殊制备工艺加工而成,利用金属橡胶的弹性和多孔性制备的隔振器、密封件及节流元件,特别适合于高温、低温、高真空、腐蚀性介质等非常态工况下的需求,是特种工况下普通橡胶的最佳替代品。本项目对金属橡胶的基础理论、制备工艺、专用设备及试验方法等进行了深入研究。主要成果如下。     

金属橡胶材料非线性吸声特性研究

理论及试验研究适用于腐蚀性介质、大温差等恶劣环境吸声降噪需要的金属橡胶材料非线性吸声特性.根据金属橡胶材料线性理论和Forchheimer非线性修正方法,建立金属橡胶材料非线性有效密度计算式及声质点速度方程.由金属橡胶材料置于刚性墙和带有空气层的两种吸声结构边界条件,建立求解金属橡胶材料吸声参数的吸声模型.通过计算及试验测量,分析材料结构参数和入射声压级对金属橡胶材料非线性吸声特性影响关系.研究结果表明,在高声压级声波作用下,非线性吸声特性曲线变化规律与低声压级作用下呈现出的线性特性相近,不同入射声压级和结构参数对金属橡胶材料非线性吸声特性影响不同,材料厚度和静态流阻率越大,金属橡胶材料非线性吸声效应越小.     

金属橡胶材料疲劳损伤性能研究

对设计制作的固支圆盘形金属橡胶构件进行疲劳损伤特性试验研究,对其疲劳损伤性能的分析表明金属橡胶材料的疲劳破坏不同于实体材料,它不会发生突然断裂失效,其疲劳破坏形式主要是其内部的金属丝产生局部断裂、破碎和磨损,从而在构件内部产生累积损伤,宏观上表现为承载能力和耗能性能不断衰减;通过对其内部金属丝两种典型勾连结构耗能方式随振动周期变化情况的分析,揭示金属橡胶材料疲劳损伤机理主要是其内部勾连结构滑移挤压方式的不同及金属丝间的微动摩擦、磨损及断裂;用刚度损伤和阻尼损伤描述金属橡胶的疲劳损伤过程,并提出综合损伤因子D作为金属橡胶疲劳失效判据。     

基于虚拟制备的金属橡胶各向异性本构特性研究

金属橡胶是一种各向异性的多孔材料,其本构特性常靠人工经验或试验获得,内部复杂的螺旋网状结构无法通过测试手段弄清机理。为此,运用虚拟制备技术与数值动态重构等手段,深入探究金属橡胶内部空间几何拓扑结构和弹簧微元间接触摩擦机理,结合扫描电子显微镜（Scanning electron microscope,SEM）中材料的微观形态进一步解释金属橡胶在宏观上的各向异性力学行为。通过引入弹簧微元组合概率分布以及空间局域性孔隙分布的概念,有效表征金属橡胶材料内部弹簧微元无序式网格互穿结构。充分考虑金属橡胶细观上的空间拓扑结构与微观摩擦机理参量,以及包含了材料形状、相对密度、金属丝直径、螺旋卷螺距、金属丝弹性模量等宏观制备参数,构建能够反映金属橡胶细观结构特征与宏观性能相一致的各向异性本构模型。通过与材料准静态压缩试验结果对比分析,采用残差分析定量验证。结果表明,提出的金属橡胶各向异性的本构模型,能够有效地反映与预测金属橡胶材料的复杂各向异性力学行为,为材料的深入研究与应用普及提供一定的理论指导。     

金属橡胶材料吸声性能的实验研究

本文制作了孔隙率范围尽可能大的几种吸声用金属橡胶试件;通过实验方法研究了金属橡胶材料的吸声性能;对比分析了材料孔隙率和背腔空气层对吸声性能的影响;采用自制的实验装置测量了材料的流阻,给出了流阻随材料孔隙率变化的规律。     

金属橡胶构件的性能分析与实验研究

利用金属橡胶的弹性性能,设计了一种以金属橡胶作为阻尼元件的隔振器,对其进行了理论分析和静态实验研究,通过实验获得了金属橡胶隔振器刚度,密度及振幅之间的相互关系,并利用Masing理论,建立了金属橡胶隔振器数学模型,利用数学模型对实验结果进行了验证,为金属橡胶隔振器的应用提供了理论依据。     

螺杆空压机用消声器的设计和优化

高转速的干式螺杆空压机的排气管路中的噪声都比较大,为了有效降低螺杆空压机的排气噪声,利用双层微穿孔板声学理论,建立了由微穿孔板的孔径、板厚、穿孔率、腔深等结构参数计算双层微穿孔板结构扩散场吸声特性的数学模型,设计了一种适合该类空压机用的消声器,并利用遗传算法对其结构参数进行优化,得到双层微穿孔板最佳的吸声特性。优化结果表明:优化后的双层微穿孔板消声器的吸声系数比优化前大大提高,更有利于高转速干式螺杆空压机减噪的需求。     

基于有限元分析的二轴柔性滚弯过程影响因素的研究

利用弹性介质对钣金件进行二轴柔性滚弯成形是一种先进的钣金制造工艺,将弹性介质(聚氨酯橡胶)的冲压优势和传统滚弯原理结合,成为钣金成形领域的一个新的发展方向。本文利用有限元软件MARC建立二轴柔性滚弯过程的有限元分析模型,成功的模拟了板料滚弯成形及回弹的加工过程,对工件滚弯成形过程的主要影响因素进行了分析,给出了压入深度、柔性层厚度、刚性滚轴半径、材料性能与回弹后曲率半径的关系。分析结果表明,有限元模拟对滚弯过程的工艺参数选取有着一定的指导意义。     

基于Ansys的封隔器密封胶筒性能优化

封隔器密封胶筒在井下实际应用中力学特性复杂,同时需要承受高温高压饱和水蒸汽的强腐蚀作用,故对胶筒材料性能的要求异常苛刻。为改善密封胶筒的结构稳定性及高温高压水耐腐性,以密封胶筒为研究对象开展有限元仿真分析,通过胶筒结构参数、界面摩擦性能和材料特性等因素对其力学特性及密封性能影响规律的比较,提出软硬质材料多层堆叠及环端面金属包覆结构以实现性能优化。仿真结果表明,优化后的结构改善了密封胶筒肩部的挤出现象,增大了接触区域的密封效果,同时阻挡了高温高压水对胶筒的腐蚀。     

Study on the design of control valve for U-shaped noise reduction cage and its fluid flow features and noise

In response to technical issues such as the ineffective noise reduction impact of balanced cage and single-seat control valves, the U-shaped noise reduction cage control valve is investigated and developed. In addition, its equal percentage flow properties and noise reduction impact are good, allowing it to effectively minimize the noise created by the change of fluid parameters of medium such as vapor, gas, and gas-liquid two-phase flow. The flow coefficient and flow properties were analyzed. The noise features of the medium air flow at small and large openings of 30% and 85% are simulated and analyzed, respectively. The pressure, velocity, and temperature of the inlet and outlet air, as well as the sound intensity maximum and sound power level maximum, are also analyzed with the opening curves. A small opening of 30% was selected, and the noise characteristics of cavitation generated by the medium water flow were simulated and analyzed. Together with the pressure and temperature change curves of the incoming water, the volume maxima and density minima of water are studied. The maximum sound intensity and sound power level of water are analyzed using the pressure and temperature curves of inlet water, as well as the cavitation coefficient and the degree of opening. The results of the trial for the pressure resistance of the valve body and the trial for the valve seat seal indicate that both the valve body strength and the valve seat seal meet the specifications. Comparing the noise trial results and simulation results reveals that the sound intensity and sound power level assessed by the trial and simulation are comparable, and the noise reduction impact of the control valve is positive.     

水中蜂窝夹层结构的隔声性能

将蜂窝夹层结构引入到水下噪声控制方面,基于弹性体和粘弹性体的波传递理论,采用传递矩阵的方法,探讨了垂直入射下蜂窝夹层结构在水中的隔声性能,并与其它结构的隔声性能进行比较。研究表明:蜂窝夹层结构的隔声性能整体要比打孔橡胶夹层结构和均质橡胶结构好;蜂窝面层橡胶材料的性质对蜂窝夹层结构隔声性能影响较大,采用软质橡胶可以取得更好的隔声性能。     

环状与蜂窝蓄热体传热与阻力特性试验研究

蓄热换热器具有结构简单、造价低、效率高等优点,在余热回收方面有着广阔的应用前景。蓄热体作为蓄热换热器的关键部分,其形状、大小及材质等各项性能参数都会对蓄热系统的余热回收效果产生重要的影响。对环状和蜂窝这两种蓄热体的传热与阻力特性进行了试验研究,通过对试验结果分析,得出了热空气进口温度和速度对蓄热体冷热空气出口温度、传热速率、温度效率、热效率及阻力损失的影响规律,并从温度效率、热效率和阻力损失几方面比较了两蓄热体的传热与阻力性能,发现在低进口速度时环状蓄热体的综合性能更好。