开孔泡沫铝水下吸声性能实验

对水饱和与空气饱和开孔泡沫铝进行水下吸声性能实验研究,比较了厚度和3种不同背衬(空气背衬、水背衬和钢背衬)对其吸声性能的影响。实验发现,在500～4 000 Hz范围内,空气饱和开孔泡沫铝水下吸声性能相对较好,水饱和开孔泡沫铝的水下吸声性能很弱。厚度和背衬对空气饱和开孔泡沫铝的吸声性能影响明显,对水饱和开孔泡沫铝的吸声性能影响很小。水饱和开孔泡沫铝不宜用作水下低频吸声材料,而将空气饱和开孔泡沫铝用作水下吸声材料时,应采取有效的防护措施,避免水渗入内部。否则,开孔泡沫铝吸声性能将严重降低。     

新型船用吸声材料泡沫铝

扼要介绍了用熔体发泡法制造泡沫铝的制造过程 ,泡沫铝孔径为 2～ 7mm,孔隙率为 80 %～ 90 % ,最大制品尺寸为 60 0 m× 60 0 mm× (8～ 40 0 ) mm。重点研究了泡沫铝的吸声性能、热学性能、阻尼性能、机械性能、吸湿性能及无毒性能。结果表明 ,泡沫铝是一种综合性能良好的新型吸声材料。平均吸声系数可达 0 .4～ 0 .5 2 ,且随孔径的减小 ,孔隙率、厚度的增大 ,吸声性能提高。压缩加工对泡沫铝的吸声性能有很大影响 ,压缩率为 40 %时 ,吸声性能最好。泡沫铝导热系数仅为未发泡铝的 1 /60 0 ,远远低于大理石 ,也低于石棉板 ;耐火温度可达 80 0℃。其内耗比致密铝高 3～ 7倍 ,比高阻尼 Zn-Al合金高 2～ 4倍。其强度为几个 MPa数量级。它不吸湿 ,吸湿率为 0 .0 % ,无毒性。     

基于NOVA的多孔材料吸声性能分析及优化

三聚氰胺泡沫是一种性能优良的多孔吸声材料.利用NOVA软件对三聚氰胺泡沫的吸声特性进行分析.首先将数值计算得到的多孔材料吸声系数与实测值比较,证明NOVA的预报结果具有可靠性.接着,分析了3种常见多孔材料的吸声系数曲线.最后,以材料厚度、密度、孔隙率和背面空腔厚度4个参数为因素,每个因素取4个水平,选用L16(45)正交表进行正交试验,找到了使材料平均吸声系数最高的因素水平组合,并通过方差分析发现,材料厚度和背后空腔厚度是影响三聚氰胺泡沫吸声性能的主要因素.     

流体粘度对通孔泡沫铝水下声学特性的影响

对流体饱和状态的通孔泡沫铝的水下声学性能进行实验研究,测试500~4 000 Hz频率范围内不同粘度流体饱和状态下的水下反声系数和透声系数。结果表明,通孔泡沫铝中充入流体的粘度对其水下声学特性有非常大的影响:低粘度流体饱和的通孔泡沫铝有优良的水下反声性能,而高粘度的流体饱和通孔泡沫铝有较好的吸声性能;流体的粘度对通孔泡沫的反声性能有所降低,对吸声性能有较大的提高;通孔泡沫铝在低粘度的流体饱和状态下隔声性能较好。     

基于FOAM-X的多孔材料吸声性能研究

基于FOAM-X对聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫和玻璃棉3种多孔材料的吸声系数进行分析,研究了多孔材料的厚度、孔隙率、背后空腔深度、热效特征长度和粘滞特征长度对吸声性能的影响。以聚氨酯泡沫为例,在VA-ONE中进行隔声仿真,比较了3种多孔材料的吸声性能,并通过仿真值与实测值对比,验证FOAM-X对声学参数预测的可靠性。研究结果表明,多孔材料的厚度、孔隙率、背后空腔深度和粘滞特征长度对多孔材料的吸声性能具有显著影响,而热效特征长度则几乎没有影响,三聚氰胺泡沫具有良好的吸声性能,FOAM-X对声学参数预测较准确。     

基于NOVA的多孔材料吸声性能分析及优化

三聚氰胺泡沫是一种性能优良的多孔吸声材料。利用NOVA软件对三聚氰胺泡沫的吸声特性进行分析。首先将数值计算得到的多孔材料吸声系数与实测值比较,证明NOVA的预报结果具有可靠性。接着,分析了3种常见多孔材料的吸声系数曲线。最后,以材料厚度、密度、孔隙率和背面空腔厚度4个参数为因素,每个因素取4个水平,选用L_(16)(4~5)正交表进行正交试验,找到了使材料平均吸声系数最高的因素水平组合,并通过方差分析发现,材料厚度和背后空腔厚度是影响三聚氰胺泡沫吸声性能的主要因素。     

基于统计能量法泡沫铝三明治板隔声性能研究

针对泡沫铝三明治板隔声性能较难评估的问题,提出简单可行的基于统计能量评估方法。以泡沫铝三明治板结构为研究对象,基于统计能量法对其隔声性能进行数值计算,并与实验结果进行比较分析,验证了数值计算方法的可行性。利用此方法研究泡沫铝三明治板结构的夹芯泡沫铝厚度、孔隙率以及增加空气层对其隔声性能的影响,发现当夹层泡沫铝厚度为10 mm、孔隙率为70%时三明治板隔声效果最佳,泡沫铝厚度平均每增加10 mm其隔声量增加2 dB,同时增加空气层可以增加其隔声量。     

水介质中复合材料壳板结构的声学设计

将复合材料壳板代替钢质壳板,建立了复合材料壳板结构的水中声学计算模型。从水声波动学方程出发,推导了不同终端边界条件下的传递矩阵、声反射系数和吸声系数,并通过试验研究证明了运用传递矩阵法进行声学设计的可靠性;考虑表层阻抗,吸声层厚度、损耗因子,及水层厚度的影响,应用数值方法对水中复合材料壳板结构进行了声学设计,分析了各参数对结构反射系数和吸声系数的影响规律。     

变截面圆柱形空腔覆盖层吸声系数的二维近似解

具有空腔周期性排列的粘弹性结构在水声工程中有着广泛的应用.将包含变截面圆柱形空腔周期性排列的吸声覆盖层的一个单元进行分段近似成多层圆柱管结构,并应用子域分割法在分段的接合界面处满足平均轴向位移和平均轴向应力连续,给出了变截面圆柱形空腔吸声覆盖层吸声系数的二维近似解.分析了高阶传播波和分段层数对吸声系数的影响,比较了不同空腔形状对覆盖层吸声性能的影响.研究结果表明,在一定频率范围内,主要是最低阶传播模式对吸声性能起作用,喇叭型空腔结构较圆柱型空腔结构吸声覆盖层的吸声性能更加优良.在覆盖层设计中,空腔的形状应有一个优化的过程.     

高分子水声吸声材料的研究进展

新型水声吸声材料的研究正向着耐压、宽频及高效吸收的方向发展。高分子材料具有高阻尼损耗特性,对入射声波能有效地吸收,且易于进行分子结构设计和成型加工,是符合要求的首选材料。本文结合近年来高分子材料的微观结构与水声吸声性能的研究,从吸声机理和材料设计的角度,讨论高分子水声吸声材料的研究与应用现状,并展望其研究前景。     

斜入射下水中隐身夹芯复合材料壳板结构声学设计

建立了二维空间声波斜入射条件下水中隐身夹芯复合材料结构的声学模型;从水声波动方程出发,推导了斜入射下水中隐身夹芯复合材料壳板结构的声传递矩阵,及终端自由边界条件下的声反射系数和吸声系数表达式;对水中目标的隐身夹芯壳板结构声学系统进行了垂直入射声学试验,试验结果与传递矩阵法数值计算吻合较好;对试验声学系统进行了斜入射下声学性能数值计算,分析了入射角对反射系数和吸声系数的影响;考虑斜入射下夹芯层厚度、密度、损耗因子、及水层厚度等对水中目标隐身壳板结构反射系数和吸声系数的影响,应用数值方法对水中隐身夹芯复合材料壳板结构进行了声学设计;考虑吸声夹芯层总厚度一定,对梯度阻抗夹芯进行了声学设计,分析了梯度夹芯层材料参数和几何参数对隐身结构声学性能的影响。结果表明:水中隐身夹芯复合材料壳板结构实现了承载和隐身的一体化,具有较好的声隐身效果。     

高强度聚氯乙烯泡沫水声模量参数反演修正北大核心CSCD

[目的]旨在基于复合材料试样水声插入损失实测值,通过反演算法获得高强度聚氯乙烯(PVC)泡沫的水声模量值,进而提高复合材料水声插入损失计算精度。[方法]首先,通过压缩、平拉等力学试验,得到高强度PVC泡沫材料的静弹性模量,再利用传递矩阵方法计算得到夹芯复合材料的插入损失,并分析得出插入损失计算值与基于脉冲声管法的实测值存在较大差异的原因是芯材弹性模量输入值偏低。然后,基于插入损失实测值,采用遗传算法反演计算出5组泡沫材料的水声模量值。[结果]定量计算结果表明,高强度PVC泡沫的水声模量值高于静弹性模量值,水声模量对压缩模量比值的平均值为1.24,对拉伸模量比值的平均值为1.36。[结论]在对基于高强度PVC泡沫的夹芯复合材料水声性能进行计算时,材料弹性模量输入值应在静力模量实测值基础上正向修正,从而降低误差。     

背衬对多层材料吸声覆盖层的影响

根据波导有限元-传递矩阵法建立了背衬条件下的多层材料吸声覆盖层的理论模型并与仿真软件COMSOL建立的有限元模型对比证明模型有效。在COMSOL模型的基础上讨论了单层壳体背衬和双层壳体背衬条件下的覆盖层的吸声性能并比较了在双层壳体背衬条件下不同空腔结构的吸声性能。结果表明：单层壳体背衬条件下,随着钢背衬厚度增大,吸声波峰向低频移动但峰值变小;两层壳体的水层厚度增大,波峰向低频移动,波峰渐渐增多,峰值减小;在非耐压壳体厚度增大时,三种厚度情况下的吸声系数曲线大致相同说明外壳厚度对于吸声系数的影响很小;圆柱型空腔在低频表现稍好一些,而椭球型空腔在整体表现均好于其余两种情况。     

中高速弹体侵彻下泡沫铝夹芯结构抗侵彻性能实验研究

为研究泡沫铝夹芯结构各组成部分在中、高速弹体侵彻下的抗侵彻性能及破坏机理,分别开展泡沫铝芯材(I)、前面板与芯材(II)、芯材与后面板(III)以及泡沫铝夹芯结构(IV)4种靶板在中、高速弹体侵彻下的弹道冲击试验.分析夹芯结构的破坏模式、侵彻过程和抗弹性能.结果表明:在中、高速弹体侵彻下,泡沫铝芯材发生了胞壁的绝热剪切和撕裂破坏,存在前面板的泡沫铝芯材还发生了胞壁压实坍塌;前面板发生绝热剪切破坏,弹速较低时,弹孔周围将产生明显的碟形弯曲变形,板厚较大、弹速较高时弹孔边缘存在开坑唇边;后面板发生了局部碟形弯曲-贯穿破坏,板厚较小时,后面板还产生了花瓣开裂.泡沫铝芯材吸能较小,泡沫铝和面板组成的夹芯结构吸能明显提高.面板的存在提高了靶板的抗弹性能,前面板对靶板的抗弹性能影响大于后面板的影响.同一种形式的靶板在高速弹体侵彻下的抗弹性能明显优于中速弹体侵彻下的抗弹性能.     

复合材料吸声系数的理论计算及性能分析

不同噪声环境中的降噪需求不同,为根据噪声频谱合理设计复合吸声材料,基于穿孔板及多孔吸声材料的吸声原理,提出了改进的声-电类比法,推导出复合吸声材料吸声系数的理论计算公式.利用该种计算方法,通过数值仿真深入分析复合吸声材料内外层穿孔率,多孔材料厚度,空腔变化对吸声性能的影响,分析表明第1层板穿孔率及多孔材料厚度影响较大.最后用声学实验对计算结果进行验证,表明改进的声-电类比法有效.     

静压下多层材料椭球形空腔吸声覆盖层的吸声性能分析

基于声波垂直入射下的二维解析公式,利用COMSOL软件建立椭球形空腔吸声覆盖层模型并与静压下穿孔率的理论公式进行对比,验证模型的有效性;利用所建模型分析了静压下多层材料椭球形空腔的吸声性能.结果表明:在静水压力条件下,多层材料吸声覆盖层的低频吸声性能比常压的要好,中高频方面两者相差不大;穿孔率25%下的吸声覆盖层在低频和高频的表现比穿孔率33.3%和穿孔率50%的吸声覆盖层要好,静压下穿孔率越大并不代表改善吸声覆盖层低频吸声性能越好;静压下多层材料吸声覆盖层随着压力的增大,椭球形空腔的形变量和覆盖层厚度的压缩量越大.     

破片撞击下复合夹层板梯度泡沫铝夹芯吸能性能研究

为了掌握复合夹层板的梯度泡沫铝夹芯在受到高速弹片冲击时,梯度大小、方向对梯度泡沫铝芯层变形模式、吸能性能的影响,本文采用Abaqus建立梯度参数γ分别为-2.1,-1.5,0,1.5,2.1的二维Voronoi梯度泡沫铝有限元模型,梯度参数的设置考虑了梯度大小、方向的影响,冲击过程采用指数衰减速度冲击方法,研究冲击过程中不同模型的变形特征、动能以及内能的变化。研究结果表明,梯度泡沫铝靠近冲击端的上半部分贡献了应变的60%以上,该区域局部密度越大,梯度泡沫铝的能量吸收能力就越强。由于负梯度泡沫铝靠近冲击端区域密度最大,因而其吸收的内能高于均匀随机泡沫铝和正梯度泡沫铝,并且梯度大小|γ|越大,负梯度泡沫铝的吸能优势越明显。因此,将负梯度泡沫铝填充到船体夹层板中,可以提高船体夹层板的抗冲击性能。     

舱壁厚度受限的低频宽带吸声结构研究

由于现代舰船的舱壁厚度过大且低频噪声控制能力有限，为实现舱壁结构轻质、吸声等多功能的高度集成，设计一种基于内插管型Helmholtz谐振腔多胞元组合排布的低频宽带吸声结构。采用Comsol软件建立压力-热黏性声学有限元模型，分析对比各排布构型结构的低频吸声性能，获得500 Hz～900 Hz内平均吸声系数大于0.9的宽带吸声结构。结果表明：较高面积占比的构型能在低频段获得更高的吸声峰值和吸声带宽，其结构更易实现阻抗匹配，提升结构的吸声性能；等截面积的类矩形Helmholtz谐振腔胞元在进行环形排布组合后，过薄壁厚会引起相邻胞元之间的不良耦合，降低结构的吸声性能。     

基于VA One的泡沫塑料吸声性能的仿真研究

在VA One软件平台下,分析了三聚氰胺泡沫塑料的密度、孔隙率及厚度对其吸声性能的影响。并针对某30m级内河巡逻船具体部位铺设所选吸声材料,进行仿真比较,得到了较好的吸声降噪效果。     

聚氨酯弹性体水声吸声材料的合成工艺设计

为了达到水下声隐身的目的,必须对水声吸声材料进行研究。聚氨酯弹性体材料因其独特的分子结构和可设计性得到广泛应用。考虑用其作为水声吸声材料,但该材料的合成工艺影响因素很多,进行合理的工艺设计可以大大减少试验量。本文从聚氨酯弹性体的微相分离和微观阻尼吸声机理出发,研究设计了聚氨酯弹性体水声吸声材料的合成工艺,并根据该工艺参数制作了聚氨酯弹体声学测试试样,在脉冲声管中测试了试样的吸声系数,测试结果表明所设计的工艺参数是合理的。