碳纖維環(huán)氧樹脂復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，對艦船的聲隱身能力要求越來越高，開發(fā)和選用多功能復合材料（兼有阻尼減振和吸聲降噪功能）成為聲隱身課題的一個重要研究方向。樹脂基復合材料具有優(yōu)異的力學性能，重量輕，良好的耐海水腐蝕性、介電性，無磁性等特點，在艦船領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。同時，樹脂基復合材料具有較好的粘彈阻尼性和吸收聲波的特點，因此，研究樹脂基復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)氧樹脂復合材料層合板的水聲吸聲性能及其水

2、下振動聲輻射特性，探討碳纖維環(huán)氧樹脂復合材料作為水聲材料的可行性。本文首先利用脈沖管實驗方法研究了碳纖維環(huán)氧樹脂復合材料的水聲吸聲性能，測試兩種不同厚度（5.7mm和11.4mm）和不同表面性質(zhì)的碳纖維環(huán)氧樹脂復合材料層合板在高頻率段（27-30kHz）的水聲吸聲系數(shù)。實驗結(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/邊界元計算方法，建立了半空間流固耦合有限元

3、模型以及聲學邊界元模型，分析了碳纖維環(huán)氧樹脂復合材料方板的水下振動聲輻射特性。本文研究了0°和45°單層板的水下振動聲輻射特性，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：單層板的水下聲輻射規(guī)律與振動響應密切相關(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雜化，

4、但仍然與纖維方向相關(guān)。研究了碳纖維增強樹脂基復合材料層合板的水下振動聲輻射特性，分析了鋪層、阻尼以及載荷對樹脂基復合材料層合板水下振動聲輻射的影響。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)振動噪聲；激勵載荷位置不同，模態(tài)發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)的振動聲輻射特性將發(fā)生明顯的變化；復合材料的阻尼性能使其具有良好的減振降噪效果。為了驗證模擬的可靠性，對碳纖維環(huán)氧樹脂復合材料層合板的水下振動聲輻射規(guī)律進行了實驗研究。實驗結(jié)果表明：實驗結(jié)果