金属橡胶材料吸声降噪特性及试验研究

摘要

金属橡胶材料吸声降噪特性及试验研究是金属橡胶技术研究领域的一个重要方向。由于金属橡胶材料具有工作温度范围大、耐腐蚀、承载能力强、有效孔隙率高、性能稳定、结构具有可设计性等特点，因此金属橡胶材料可在现代消声器中作为吸声材料使用，并且在航空航天、国防武器装备、民品特殊工况等恶劣环境中具有其它材料无法比拟的优良性能及应用价值。本文研究以揭示金属橡胶材料吸声降噪特性、建立材料声学参数及吸声参数计算方法为目的，通过深入系统的理论及试验研究，获得了金属橡胶材料及吸声结构吸声降噪性能的主要影响参数，建立了材料声学参数及吸声参数有效计算方法。本文研究成果为金属橡胶材料吸声降噪性能设计和工程应用提供了理论及试验基础。
　　研究了用于吸声降噪的金属橡胶材料制备工艺方法，比较分析了不同工艺方法及材质对材料吸声性能影响。分析了金属橡胶材料作为多孔吸声材料的结构特性、一般物理性能及吸声特性。试验研究了结构参数对金属橡胶材料吸声降噪性能的影响关系。结果表明：金属橡胶材料具有良好的吸声降噪性能，且其吸声降噪性能具有可设计性，能够满足现代消声器恶劣环境的吸声降噪需要。
　　分析了金属橡胶材料声学特性参数、吸声性能参数及两者之间关系。试验研究了流阻率对材料吸声性能影响，结果表明：相同流阻率材料具有相近的吸声特性。根据纤维材料声学特性参数—特性阻抗和传播常数是频率与流阻率比值的幂函数关系的经验模型，通过试验研究建立了金属橡胶材料声学特性参数的经验公式。由声学特性参数经验公式计算了材料吸声系数，并与试验结果进行了比较分析，结果表明：由流阻率参数建立的经验公式形式简单，可作为金属橡胶材料声学特性参数的近似计算公式。
　　依据金属橡胶材料是均匀、各向同性的多孔吸声材料条件，建立了金属橡胶材料声学参数数学模型。试验研究了金属橡胶材料结构常数和压缩模量，并建立了结构常数、压缩模量与材料特征参数的关系式，进而得到材料声学特性参数及吸声性能参数计算式。通过吸声系数的试验测量和理论计算，理论结果与试验结果符合较好，验证了理论和试验研究方法的正确性。利用多孔材料无阻尼传播特性和声学参数理论计算式，建立了金属橡胶材料共振吸声参数数学模型，计算值与测量值符合较好，表明了求解金属橡胶材料共振吸声参数理论方法的有效性和准确性。
　　理论研究了金属橡胶材料单层和双层结构吸声特性。根据金属橡胶材料声学特性参数计算式，推导出单层和双层吸声结构吸声参数计算式。揭示了材料厚度、流阻率及空气层厚度对单层和双层吸声结构吸声特性的影响规律，对比分析了单层吸声结构与双层吸声结构的吸声特性。研究结果表明：通过设计吸声结构中各结构参数的组合，可使其满足不同吸声降噪性能应用要求。
　　理论及试验研究了金属橡胶材料非线性吸声特性。根据金属橡胶材料线性声学理论和Forchheimer非线性修正方法，建立了金属橡胶材料非线性有效密度计算式、声质点速度方程和非线性声学特性参数计算式。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，建立了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，分析了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。研究结果表明了金属橡胶材料非线性吸声理论的有效性，且为金属橡胶材料在高声压级噪声环境下吸声降噪性能设计提供了理论依据。

目录

金属橡胶材料吸声降噪特性及试验研究

Characteristics of Sound Absorption and Noise Reduction of Metal Rubber Material and Experimental Study

摘 要

Abstract

目 录

Content

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 多孔吸声材料简介

1.3 多孔吸声材料研究现状

1.4 金属橡胶材料发展概述

1.5 本课题主要研究内容

第2章 金属橡胶材料吸声降噪性能试验研究

2.1 引言

2.2 吸声性能测量原理

2.3 金属橡胶吸声材料制备方法

2.4 金属橡胶材料吸声降噪特性分析

2.5 金属橡胶材料吸声性能试验研究

2.6 金属橡胶材料降噪性能试验研究

2.7 本章小结

第3章 金属橡胶材料声学特性参数经验公式建立

3.1 引言

3.2 金属橡胶材料声学计算基本参数

3.3 相同流阻率材料吸声特性

3.4 金属橡胶材料声学特性参数经验公式

3.5 本章小结

第4章 金属橡胶材料吸声特性研究

4.1 引言

4.2 金属橡胶材料声学参数理论研究

4.3 金属橡胶材料吸声性能参数计算

4.4 金属橡胶材料共振吸声参数计算

4.5 本章小结

第5章 金属橡胶材料吸声结构吸声特性研究

5.1 引言

5.2 金属橡胶材料吸声结构基本类型

5.3 单层吸声结构吸声特性

5.4 双层吸声结构吸声特性

5.5 本章小结

第6章 金属橡胶材料非线性吸声特性研究

6.1 引言

6.2 有效密度和压缩模量的非线性修正

6.3 金属橡胶材料非线性吸声理论模型

6.4 材料表面入射声压级测量

6.5 结果分析

6.6 金属橡胶材料非线性声学参数

6.7 本章小结

结 论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书

致 谢

个人简历