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基于压电分流阻尼技术声学覆盖层低频吸声特性研究
| 论文题名： | 基于压电分流阻尼技术声学覆盖层低频吸声特性研究 |
| 关键词： | 压电复合材料;吸声覆盖层;传递矩阵;声电类比;分流电路;压电分流阻尼 |
| 摘要： | 为降低敌方声呐探测回波、抑制自身振动通过壳体对外辐射以实现潜艇声隐身目标，各海军强国竞相发展水下吸声覆盖层技术以降低目标强度从而获得战时主动权。随着低频主动声呐探测技术的发展，传统被动吸声覆盖层的耗能途径有限，其吸声能力趋于极限，因此各国均在积极研究并扩大吸声覆盖层耗能途径。压电复合材料因其较低的声阻抗可与海水实现阻抗匹配且保留了压电材料原有的压电效应，因此本文提出一种新型含压电复合材料半主动声学覆盖层，通过外接分流电路扩大耗能形式并拓宽了低频吸声性能。本文主要研究内容如下： 基于均匀场理论构建1-3型压电复合材料等效模型并进行力电性能推导，得出宏观力学和电学参数表达式，并以此推导出压电复合材料本构方程。通过理论计算与有限元仿真对比分析，验证了几何参数与材料参数对吸声系数的影响规律。 结合固体声传播理论与声-固耦合边界条件构建吸声体的声传递矩阵并推导覆盖层全局吸声系数，分析均匀橡胶层与含空腔非均匀橡胶层的吸声特性及其耗能机理。研究橡胶层材料参数、几何参数以及空腔结构形式对覆盖层吸声性能的影响规律并完成被动吸声覆盖层的优化。 将压电分流阻尼技术引入覆盖层进行半主动控制，运用声电类比法得出机电等效电路网络模型并构建负电容电路以抵消压电复合材料自身固有电容，从而扩大吸声带宽。根据机电等效电路模型得出外接负电容分流电路吸声系数表达式，分析不同类型分流电路能量损耗因子及其对覆盖层的吸声系数的影响。最后利用双通道传递函数水声测试技术验证所设计覆盖层的吸声性能。 |
| 作者： | 陈旭 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 黄其柏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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