碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的水聲性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代軍事技術(shù)的發(fā)展，對(duì)艦船的聲隱身能力要求越來(lái)越高，開發(fā)和選用多功能復(fù)合材料（兼有阻尼減振和吸聲降噪功能）成為聲隱身課題的一個(gè)重要研究方向。樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，重量輕，良好的耐海水腐蝕性、介電性，無(wú)磁性等特點(diǎn)，在艦船領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。同時(shí)，樹脂基復(fù)合材料具有較好的粘彈阻尼性和吸收聲波的特點(diǎn)，因此，研究樹脂基復(fù)合材料的水聲性能具有重要的意義。本文的主要目的就是研究碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料層合板的水聲吸聲性能及其水

2、下振動(dòng)聲輻射特性，探討碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料作為水聲材料的可行性。本文首先利用脈沖管實(shí)驗(yàn)方法研究了碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的水聲吸聲性能，測(cè)試兩種不同厚度（5.7mm和11.4mm）和不同表面性質(zhì)的碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料層合板在高頻率段（27-30kHz）的水聲吸聲系數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：厚度為11.4mm的試件具有較好的吸聲性能，麻面性質(zhì)的表面可以大大提高材料的吸聲系數(shù)。
　　本文基于有限元/邊界元計(jì)算方法，建立了半空間流固耦合有限元

3、模型以及聲學(xué)邊界元模型，分析了碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料方板的水下振動(dòng)聲輻射特性。本文研究了0°和45°單層板的水下振動(dòng)聲輻射特性，揭示了聲輻射規(guī)律與纖維方向的關(guān)系。研究結(jié)果表明：?jiǎn)螌影宓乃侣曒椛湟?guī)律與振動(dòng)響應(yīng)密切相關(guān)，聲輻射方向不僅取決于纖維方向，而且與載荷頻率有關(guān)。在低頻下，聲輻射主要由第一階模態(tài)影響，聲壓在空間中各個(gè)方向相同。隨著頻率的升高，聲輻射表現(xiàn)出了明顯的方向性，聲壓分布主要沿著纖維方向。在高頻階段，聲壓分布方向性變得復(fù)雜化，

4、但仍然與纖維方向相關(guān)。研究了碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料層合板的水下振動(dòng)聲輻射特性，分析了鋪層、阻尼以及載荷對(duì)樹脂基復(fù)合材料層合板水下振動(dòng)聲輻射的影響。研究結(jié)果表明：采用正交鋪層，增加鋪層層數(shù)能夠有效降低結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲；激勵(lì)載荷位置不同，模態(tài)發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)聲輻射特性將發(fā)生明顯的變化；復(fù)合材料的阻尼性能使其具有良好的減振降噪效果。為了驗(yàn)證模擬的可靠性，對(duì)碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料層合板的水下振動(dòng)聲輻射規(guī)律進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)結(jié)果