NASA的2007年度创新--压电纤维复合材料用于减振降噪
基于材料及结构的直升机噪声抑制技术研究进展
基于材料及结构的直升机噪声抑制技术研究进展李文智*, 曹瑶琴, 何志平(中国直升机设计研究所, 江西 景德镇 333001)摘要:直升机因其独特的飞行模式,实现了快速发展和在各个领域的广泛应用。
随着对直升机舒适性、低声污染性等要求的提出,其噪声问题成为亟须解决的问题。
本文以直升机外部噪声和内部噪声的主要产生来源及传播途径为切入点,综述了国内外基于材料及结构的直升机噪声控制现状,分别阐述了传统隔声材料、智能压电控制材料、声学超材料/结构、阻尼材料的噪声控制特性和效果,传统材料已不再适用于现阶段直升机轻量化减振降噪的需求,智能复合材料、新型吸声结构、声学超材料因其优异的降噪能力及降噪特点,将成为更具发展前景的减振降噪选择。
最后结合现阶段直升机减振降噪材料发展现状,提出未来直升机降噪材料/结构的发展趋势主要为主动降噪技术、共振吸声、超材料声学带隙、阻尼材料降噪等,并为直升机未来减振降噪材料/结构的研究发展方向提出了可行的研究思路。
关键词:直升机;减振降噪;材料;结构;发展现状及趋势doi :10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000095中图分类号:V259 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2022)02-0001-10直升机因其垂直起降、空中悬停、无场地限制等特性,在医疗、运输、侦查、救援等领域得到广泛应用,人们对直升机的认识也通过不同途径得到了极大的提升。
与此同时,日益突出的直升机振动及噪声问题也越来越被关注,该问题一方面会影响装备自身的可靠安全运行,另一方面会对机舱内部人员的身心健康以及周围环境形成噪声危害,也会降低直升机的舒适性和隐蔽性[1]。
近年来,随着民用直升机市场的开拓,直升机行业对直升机噪声及其污染越来越重视,一些国家也已经或正在将直升机噪声水平列入适航条款要求[2]。
此外,在军用直升机领域,除舱内人员舒适性问题外,其隐蔽性问题最为突出。
随着声探测技术的发展,包括瑞典“直升机搜索装置”和英国的“警戒哨”预警系统在内的新型低空声探测系统,以及美、俄等国研发的新型声探测反直升机地雷的逐渐成熟和列装,严重威胁了军用直升机的战场生存能力。
北京航空航天大学科技成果——基于压电纤维复合材料的环状波模态换能器
北京航空航天大学科技成果——基于压电纤维复合材料的环状波模态换能器成果简介机电换能器指一类可以在机械场和电场间进行能量交换的设备,主要用于传感、作动以及近年来提出的振动能量收集和振动抑制等。
这类设备必然包含某种具有机电耦合效应的部件,可以由纯机械设计实现,例如可动极板电容、可动芯棒电感或音圈作动器等;也可以由具有机电耦合效应的智能材料实现,例如光学纤维、压电陶瓷片、压电堆或压电薄膜等。
基于智能材料实现的换能器具有轻质、小型和高效的特点,是目前机电换能器相关领域的关注热点。
目前,机电换能器中使用最成熟、应用最广的智能材料是植入式或粘接式的压电晶片,其优势是质量轻、机电耦合性能好以及易于加工实现等。
然而,压电晶片较脆,易于断裂,难以于曲面贴合。
为了突破这一限制,NASA兰利研发中心开发了压电纤维复合材料。
但是,无论是压电晶片或是压电纤维复合材料,如果在使用中以粘贴或植入的方式与目标结构连接,都存在不方便拆卸、安装和维护的弱点。
工程领域中只对特定弹性波具有机电耦合性能的换能器,称为“波模态换能器”。
但目前尚无针对更复杂结构(如圆柱壳体等)中各种弹性波设计的波模态换能器。
这一现状限制了基于压电材料的先进结构健康监测技术在管路、航空发动机机匣、民航飞机机身等近似柱壳结构上的应用。
本项目针对现有压电纤维复合材料存在不方便拆卸、安装和维护的问题,同时针对圆柱壳体结构尚未有公开发表的波模态换能器能与包括弯曲波、拉压波以及扭转波在内的多种弹性波有选择性地进行能量交换的问题,研发了一种基于压电纤维复合材料的环状波模态换能器。
技术描述本技术研究的基于压电纤维复合材料(Macro Fiber Composites)的环状波模态换能器,其特点是只与圆柱壳结构中特定弹性波产生相互作用,可用于结构健康监测、参数识别和振动抑制等领域。
环状波模态换能器主要包括一对分半的柔性开口环和分布在其上的相互连接的压电纤维复合材料。
通过在柔性开口环上布置几种不同的方式,使目标柱壳结构中的预定模态的弹性波(包括弯曲波、压缩波、扭转波)在通过换能器时,有一部分机械能可以与储存在压电材料的本征电容中的电势能进行相互转换,进而可以根据应用需求达对弹性波进行传感、激发和调控。
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压电纤维的制备及应用研究进展
分 数 为 3% 的 PVDF 纤 维 的 β 相 含 量 提 高
湿法纺丝 PVDF 纤维的工艺参数和其宏观性
可以生产出所需性能的 PVDF 纤维,但该方法制
备的 PVDF 纤维为多孔纤维,力学性能较差,通常
需要通过后处理以减少孔隙率。
2. 3 静电纺丝法
静电纺丝法制备 PVDF 压电纤维是首先将
件下,通过熔融挤出纺丝、烧结成功制得两种陶瓷
压电纤维,均具有良好的纤维形态。
L. KOZIELSKI 等 [7] 将热塑性聚合物和 PLZT
混合,再通过熔融纺丝、烧结制得直径约 300 μm
的陶瓷压电纤维,在相对较低的光强度下研究了
1 无机陶瓷压电纤维的制备技术
无机陶瓷压电纤维是应用最广泛的一类压电
塑性挤压法、黏性溶液纺丝法、溶胶-凝胶法,其中热塑性挤压法和黏性溶液纺丝法具有操作简单、绿色环保
的特点。 有机聚合物压电纤维的制备技术包括熔融纺丝法、湿法纺丝法和静电纺丝法等,其中静电纺丝法制
备有机聚合物压电纤维是当前的研究热点。 指出未来压电纤维的研究在高压电响应压电纤维的制备、压电
纤维与功能性纺织品的整合、压电纺织品的结构设计方面仍有待突破。
直径大,通常为 20 ~ 300 μm。
2 有机聚合物压电纤维的制备技术
无机陶瓷压电纤维具有优异的压电性能,但
比较脆,无法应用于对材料柔性要求较高的场合。
而有机聚合物压电纤维尤其是以铁电聚合物聚偏
氟乙烯( PVDF) 及其三氟乙烯共聚物 P ( VDF-Tr-
FE) 、六氟丙烯共聚物 P ( VDF-HFP ) 为原料的压
陶瓷粉末溶液进行纺丝,最后除去有机黏结剂,并
可能会形成不可纺的凝胶。 该方法的优点是能很
压电阻尼材料的应用领域
压电阻尼材料的应用领域压电阻尼材料是一种具有广泛应用领域的先进材料。
它具有优秀的能量吸收、隔振、隔音和减震等性能,因此在航空航天、汽车制造、电子设备、建筑结构、生物医学、能源开发、声学控制和军事装备等领域都有广泛的应用。
1.航空航天:压电阻尼材料在航空航天领域具有重要的作用。
在飞机和火箭等高速飞行器的结构中,使用压电阻尼材料可以有效地吸收和分散飞行过程中产生的振动能量,提高飞行器的稳定性和安全性。
2.汽车制造:汽车运行过程中会产生各种振动和噪音,压电阻尼材料可以有效地吸收和隔绝这些能量,提高汽车的舒适性和静音性。
此外,压电阻尼材料还可以用于制作汽车保险杠、发动机罩等部件,提高其抗冲击性能。
3.电子设备:压电阻尼材料在电子设备中具有广泛的应用,如硬盘保护、光电器件、精密仪器等。
这些设备在运行过程中需要保持稳定和安静,而压电阻尼材料可以有效地吸收和隔绝外部的振动和噪音,提高设备的性能和可靠性。
4.建筑结构:建筑结构中使用压电阻尼材料可以提高建筑的抗震性能和抗风性能。
压电阻尼材料可以有效地吸收和分散地震和风力作用下的振动能量,保证建筑的稳定性和安全性。
5.生物医学:压电阻尼材料在生物医学领域也有广泛的应用,如人工关节、牙科修复等。
这些医疗设备需要具有优良的生物相容性和机械性能,而压电阻尼材料可以满足这些要求,提高医疗设备的安全性和可靠性。
6.能源开发:压电阻尼材料在能源开发领域具有重要的作用,如风力发电、水力发电等。
在这些领域中,使用压电阻尼材料可以有效地吸收和分散能源设备运行过程中产生的振动能量,提高设备的效率和稳定性。
7.声学控制:压电阻尼材料在声学控制领域具有广泛的应用,如消声器、隔音板等。
这些设备需要具有优良的声学性能和能量吸收性能,而压电阻尼材料可以满足这些要求,有效地吸收和隔绝声音能量,提高声学设备的性能和可靠性。
8.军事装备:压电阻尼材料在军事装备中具有重要的作用,如军用车辆、舰船等。
这些装备需要具有优良的抗冲击性能和稳定性,而压电阻尼材料可以满足这些要求,提高军事装备的作战能力和生存能力。
航空超轻量环保阻燃阻尼隔音复合航材
航空超轻量环保阻燃阻尼隔音复合航材【摘要】由于现代飞机和航天事业的快速发展,使得飞机系统的输出功率和转速都很大的增加,并因此产生了巨大的宽频随机振动和噪音。
而这种巨大宽频的振波也会激发起了飞机结构以及电子器件之间的多峰谐振.使得它们所面临的振动问题也显得更为复杂,这是因为谐振响应大而产生的飞机结构疲劳损伤,以及因为受到了过大的震动加速度而使电子器件损坏的现象也更为强烈。
上述问题如果得不到妥善解决,轻则影响电子产品的工作特性,从而减少疲劳寿命;重则还会导致重大故障,以至造成飞机失事。
国内外在航空航天工程中开始采用以粘弹性材料为蕊层覆贴耐高温阻超轻量级燃隔音棉的复合组阻尼结构进行减振和降噪,并广泛运用于各型飞机的噪声控制设计以及环境污染治理工程中,同时处理减振降噪中使用阻尼隔音材料的阻燃性能和环保性能以及轻量级适航的特征越来越被有关设计、运营部门重视,并获得迅速发展和广泛应用。
【关键词】空天飞行器、客机、军机;轻量化;复合材料;隔热隔音;阻燃、阻尼、环保;前言针对民机产业而言,不论是欧盟的航空霸主Airbus、中美洲的飞机巨人Boeing,或是最年轻的中国COMAC,在关于通航产业这块大蛋糕上的竞争已经趋于白热化。
而机舱噪音作为评估飞乘机舒适性的一项指标,在商业竞争中也有着难以忽视的重要战略地位。
谈到机舱噪音,就必须谈到隔震降噪、隔热保温等系统的设计。
随着民航飞机的机舱内部声学环境问题越来越引起了航空公司和飞机生产商的高度关注,如何减少机舱噪音,从而改善飞机乘坐舒适度也已成为飞机研发的热点话题之一。
航空舱内噪音一般来自于构造声和空气声二个重要领域方面,在航空舱内的噪音管理上,由于采用铺设隔热防噪棉等隔热吸音材质,以及提高机体气密性等方式能够更有效地隔绝中高频的空气环境噪音,但由于发动机振动而导致机身内部结构震动形成的中低频噪音,在构造中随距离而减弱的程度较小,且不易控制。
因此特别针对客机设计而言,重量和空气声都得到了严格的限制,中低频噪音始终是航空舱口噪音管理的难点。
复合材料减振降噪研究进展
性 十分 关键 ,是生 存和 突 击的 重要 因 声 目前 主 要有 通 过 控 制 设 备 振 动量 振装置 是在 两层 隔振器 间安 装 中间质
素 。在对 抗 过 程 中 ,杰 出的 隐蔽性 、灵 级 和采 用 隔振 技术 。由于控 制低 噪 声
活 性 、突 击 性 是 海 军 装 备 的 首 要 要 设备 潜 力有 限 ,无法 满 足总 体对 舰船
求 ,其 中隐蔽 J生又是 重 中之 重 ,直接 影 声 隐身 指标 的要 求 ,而 振动 能量 以弹
响潜 艇 的安 全性 和 战斗力 ,是完 成 重 性 波形 式在艇 体 内传递 ,进 而 向艇 外
要 军事任 务 的前提 。
辐射 噪 声 ,因此 潜艇 振 动传 递途 径控
制 是潜 艇 振动 噪 声 控 制 的 重 要 内容
其 反 射 或 对 其 很 大程 度 的吸 收 是 隔 Lj、主 推 进 器 、压 载 水舱 、备用 舱 、机 要求进 行了明确的规 定。图3为复合材
离 艇 体 振 动 噪声 行之 有 效 的 办 法 之 一 , 即通过 不连续结 构 、结构 阻抗 突变 或 非结 构材料 吸能来实 现潜艇 的减振
能 力 。声 波是 水 中可被 远 程探 测 的 目 声 。目前 ,我 国在潜艇 的减振 降噪研究 降 低主 要通 过 隔振 来实 现。较为 传统
标 信号 ,声呐 可 以有 效识 别和 跟踪 声 不够 系统 ,噪声主 要来 自于 噪声源 、机 的 隔振设计是在 基座和机械 设备之 间
波信号 ,因此 ,水下 的噪声很大程 度决 械 噪声 、螺 旋桨 噪声和水动力 噪声 ,试 加 入 弹性 支撑 件 或 者 阻 尼 效 果 比较
为 当今 世 界 最 具 威 慑 力 量 的武 器 之 侧 斜 桨 、泵 喷推 进 、阻 尼涂 覆 、敷设 消 较 重 ,且 并不具备 很好 的隔振效果 ,具
压电纤维复合材料在结构减振中的应用
驱 动 器 使用 , 又作 为传 感 器 使 用 , 为 自传 感 驱 动 称 器 。为了检验 MF C的传感 和驱动 能力 , 设计 了MF C
自传 感 驱 动器 , 对 竖直 放 置 的梁 进行 频 率 响应 辨 并
识 , 图 3所 示 。 如
图 2 M F 实 物 照 片 C
.
国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( 号 :0 3 2 1 ; 空基 金 资助 项 目( 号 :5 5 0 5 编 5 8 0 0 )航 编 0B 20 ) 收 稿 日期 :0 8 1—8 修 改 稿 收 到 日期 :0 90 —0 2 0— 21 ; 2 0— 32
侯 志 伟 , 陈仁 文 徐 志伟 刘 强 , ,
( 南 京 航 空 航 天 大 学 智 能 材 料 与 结 构 航 空科 技 重 点 实 验 室 南 京 ,1 0 6 ( 阴 工 学 院 机 械 工 程学 院 2 0 1 ) 淮 淮 安 ,2 0 3 2 30 )
摘要
介绍 了压 电纤维复合材料 , 并利用该材 料设计 了自传感驱 动器 , 并将其应 用于梁的频响辨识 。 该材料用 于 将
图 1 MF C结 构 组 成
大量 研 究 , 中颇 具影 响 的成 果有 : — 压 电聚 合 其 13型
物 , 省 理 工 学 院 研 究 的 Acie Fb rC mp s e 麻 t ie o o i v t
Acu tr 以及 近 年 来 NAS L n lyC n e tao , A a ge e tr开 发
第 3 卷第 1 O 期 21 0 0年 2月
振 动 、 试 与诊 断 测
J u n l fVir to Me s r me t& Dig o i o r a b a in, a u e n o a n ss
美研制超级新材料 可实现噪音消失
差 的晶粒对 管线钢 的参数 研究是 没有意 义的 。 ( )有效 晶粒尺寸 、 2 晶界取 向差 频度 分 布 、 大角 度 晶界对小 角度 晶界 比率是 高钢级 管线钢 研究 的重要 参 数。 ( )晶粒 尺 寸越 细 、 效 晶粒 越小 、 3 有 高角 度 ( 于 大
度 晶界 比率大 于后者 , 以看 到 , 者在韧脆 转变 温度 可 前 以上 表现出较 高 的冲击功 , 是 , 但 大角度 和小角度 频度 比率对 冲击韧性 的影 响不像 有效 晶粒参量 那么规 律性 强 。只作为在 相 同金 相 组织 下 韧性 比较 的 一 个参 考 。 因为对 高钢级 管线 钢来 说 , 响其 韧性 的 因素 还跟 组 影 织 中贝氏体含量 、 尺寸 等有关 。 另外 , 上平 台能和 图 6晶粒 取 向差 的频 度分 布 对
对 固态 气体列 阵和声 波散射 的结构 进行对 比和研 究 。在 他们研 究 的过 程上 , 学家们 发现 , 波与 固体材料列 阵 科 声 的数 目结 构具有 特殊 的关 系 , 当物质 的 晶体结 构列 阵达 到一 个最 佳 的数 目和 级别 , 么 声波 将在 物 质周 围实 现 那 “ 完全 围绕” 从 而使得声 音可 以实现 完全 的隐藏物 体 。这 一发现 非常振奋 人心 , , 西班牙科 学家在 这一发 现的基础
来 说 , 一 定 的 对 应 性 。 当 有 效 晶粒 度 接 近 时 , 图 中 有 在
5 。晶粒 频度越 高 , O) 高钢 级管线 钢 的韧性 越好 。
参 考 文 献
[ ] 高 惠临 . 线 钢 组织 、 能 、 接 行 为 [ . 安 : 西 科 学 技 术 出 1 管 性 焊 M3 西 陕
B l to ak ctee irci J .Mealri l n t— yee rnb c satrddf at n[] c f o tl gc dMae u aa
美研制可实现噪音消失超级新材料
理许 可 申请的费用 。当某供应商 的物 质被 纳入 管制 范围时 , 他 必须向当局提供有力 的数据 , 申请许 可证 , 以 继续 销售该 种物质 。申请 文件必须显示 该种 物质对 人体健 康或 环境构 成 的风险可被 控制 , 在没 有合 适替 代 物质 或技 术 的情 况 或 下, 使用该种物质对社 会经济的效益较风险为大 。( 中色网)
ABS TRACT T r u h su yn h tra ee ta d mod n e h o o y o o m e ea u e c r d e o y c r o b r s s h o g td i g t e mae ls lc n l i g t c n lg fr o tmp rt r u e p x / a b n f e y — i i tr .t e l re c l e a b nfb re tp st s tt n a rf c o a n f cu e u c s f l y r o tmp r tr u n n a u m e n h ag — a i rc r o e in o i  ̄ e n e e t rw sma u a tr d s c e sul b o m e e au ec r g a d v c u b i a e n l y i
美研 制可 实现 噪音 消失超 级 新材料
据 每 1科 学 新 闻 网 报 道 , 日美 国 杜 克 大 学 的 科 学 家 和 3 近
须于 2 0 0 8年 6月 1日 一1 2月 1日期 间为这些物质预先 向欧 洲化学 品管 理局 办理 注册 , 限期 分别 于 2 1 宽 0 0年 1 1月 3 O
美研制超级新材料 可实现噪音消失
今后, 佐贺大学在面向制品化提高绿色 L D E 效率的同时, 还将着眼于绿色激光器的制作 。 对于制作激光器,为了便于形成光封 闭效率较高的结构 ,生长方法将使用 M C D OV 法。 复合材料的液态氢燃料罐 德 国宝马宣 布 ,其研 发 子 公司 BWF r cu gudT c nk与 其他汽 车厂商 、欧 洲航空 M o shn n eh i 宇宙产 业 等合 作 ,开 发 出 了使 用 复合材 料 的液态 氢 燃料罐 。通 过采 用 轻量 复合 材料 ,使燃料 罐 重 量 降至普 通 圆筒状 不锈 钢燃 料罐 的 13 / 。另外 ,通 过将 附属 系统 嵌入 到燃 料罐 内,使所 占的车内空间得以减小,维修也更加容易。 燃料罐内部采用模块形式,与现有氢燃料罐相 比, 还简化了生产工序。燃料罐的展示模 型可贮 藏 lk O g的液 态氢 ,该 公 司认 为,今 后氢 燃料 车 的连续 行驶 距 离有望 延长 到 50m以 0k
上。
BWFr c ugu dT cnk在 O M o sh n n eh i 8年 6月 3日~4日举 行 的 、与汽 车液氢 贮藏 系 统相 关 的欧 盟 “ tr y S oH ”项 目总 结会上 ,发布 了新燃 料 罐 的原型 产 品 。此 前 的 4年 半 时间里 ,该 公
司一直与汽车厂商、部件厂商、欧洲航空宇宙产业、大学以及研究机构等 3 4个合作伙伴共 同开发氢贮藏技术。 该项 目 花费的费用达到 17 万欧元,从欧盟获得 的资金合计为 17 万 80 00
欧元 。
丰田 20 09年开始生产锂离子充电电池 丰 田的动力 传动 系 统部 门表 示 ,19  ̄2 0 9 7 07年 该 公 司在 日本 国 内销售 的新 型 汽车 的平 均燃效提高了约 2 % 8 。今后,为提高发动机和变速箱的效率,将在 2 1 00年之前导入新系列 的发 动 机和变 速 箱 。汽 油 发动机 方 面 ,20 08年 将 导入排 量 为 13 .L和 25 .L的新型 发动 机 。 13 发 动 机将配 备 新开 发 的具有 禁止 怠速 运转 的 “ 止 与启 动系 统 ” .L 停 。导 入这 两种 新型 发动 机之后, 发动机产品阵容将完成更新换代 。 变速箱方面,在推进 自动变速箱多档化和 CT V 化 的 同时 ,20 08年秋 季将 导入 高效 小型 6速 手动 变速 箱 。 替 代燃 料 方面 ,丰 田汽 车 目前 正在 与新 日本石 油共 同研 究 氧化 稳定 性更 高 、性 能与轻 油 相当的氢处理生物轻油,此外 , 还在研究可避 免与粮食产生竞争、又可以确保供应量的生物 燃 料 ( 维素 乙醇 ) 纤 。另外 ,还 将 研究将 包 括纤 维 素在 内的所 有 生物 质 气化后 合 成 的生物 液 化燃料 。 产 品制 造方 面 ,为削减 c 2 目前其 生产 活动 正 按照 2 0 ̄ 2 1 0, 0 6 00年度 的 “ 4次 丰 田环 第 保 计划 ” 开展进 行 。不过 ,由于 目前 已经达 到 了 2 1 0 0年度 前 的 cz 排 目标 ,因此 丰 田还 0减 将 制定 新 的 目标 ,加 强 环保 措施 。 美研制超级新材料 可实现噪音消失 科学新闻网报道,近 日美国杜克大学的科学家和西班牙科学家发 明了一种可以 “ 隐藏 ” 声音实现噪音消失和隐形功能的新材料 , 这种材料可以产 生神奇的隐藏 “ 声音 ” 和隐形功能, 甚 至在 声纳 、雷达 和 x光 的检 查下 也发 现 不 了。
美国研制超级新材料可实现噪音消失
美 国研制超级新材料
可实现
肖 失
一
据每 日科 学新闻 网报道 ,近 期美国杜克大学 的科 学家和
西班 牙科 学家发明 了一种可 以 “ 隐藏 ”声音实现噪音 消失和
种 比铸铁还要硬许 多的新型纸张 ,以后要捅破一个纸 袋没那 么容 易了。瑞 士斯德哥尔摩瑞士 皇家理工学 院的拉 斯 ・ 伯格 伦德表示 ,人们 可 以利用这种新 型纸 加固传统纸 张,生产超 强粘带或制造生物组织 的合成代替 品。 虽然伯格伦德 的这种 “ 纳米 纸”韧性很 强,也很硬 ,但
科学技术振兴机构 、理化研 究所和高辉度 光科 学研 究 中 心组成的研究 小组详细 分析了上述合成物分子 的排 列结构 。
在合适 的温度条件下经过 处理后 ,专家借助 大型同步辐射加 速器发现 ,这 种合 成物 的分子 自发排列 ,形成液晶状态 ,疏
种迁移 也较慢 。
科 学家总结说 ,不 同植物物 种移动速 度不 同,意味 着气
能 电池更是受到关注 。在这类太 阳能电池 的原料中 ,寡聚噻 吩和富勒烯衍生物的混合体前景看好 。 公报说 ,提 高太 阳能 电池 的光 电转 换率涉及两个关键 因
巴黎高科农学部 的勒 努瓦等人对 法国西部 的几 处高 山生
态 环境进行 了研 究,研究重点是植物 物种生长范 围的整体变 化 。他们调查 了 10 9 5年至 2 0 0 5年 1 0年 间 1 1个植物物种 0 7 的迁移情况 ,结果发现,从整体 来看 ,各植物物 种的理想生 长范 围都在 向海 拔更高 的环境移动 ,而且移动速度 相 当快 。 植物物种 的这一趋势与法 国山区的气 温上升情 况相符 。整个
的机械性 能。然而 ,造纸木材 被施加 的机械 过程和这个过程
复合材料制绝缘配件在电力设备减振降噪中的应用研究
复合材料制绝缘配件在电力设备减振降噪中的应用研究近年来,随着电力设备的快速发展,减振降噪技术在电力设备领域变得越来越重要。
复合材料作为一种具有优异性能的新材料,因其良好的绝缘性能和机械性能,在电力设备减振降噪中的应用也逐渐受到关注。
传统的电力设备减振降噪方法主要是通过增加设备的质量以增加阻尼效果,或者使用橡胶等弹性材料进行隔振。
然而,随着电力设备的不断升级和发展,传统方法已经无法满足对减振降噪效果的要求,因此寻找新的材料和技术成为必然选择。
复合材料是由两种或两种以上的组分通过特定方法结合而成的材料,其具有优良的绝缘性能、机械性能和化学稳定性等特点,因此,近年来,复合材料作为减振降噪材料开始在电力设备中得到应用。
首先,复合材料具有较好的绝缘性能,这一特点使得它在电力设备的绝缘配件中得到广泛应用。
绝缘配件是保证电力设备正常运行的重要组成部分,其绝缘性能的好坏直接影响着设备的安全性和可靠性。
传统绝缘配件主要采用金属或橡胶材料制成,但这些材料的绝缘性能难以满足现代电力设备的要求。
而复合材料由于其特殊的结构和化学成分,使其具有较高的耐电压强度和绝缘阻抗,能够有效地隔离电流和电场,提高设备的绝缘性能,保障设备的安全运行。
其次,复合材料的机械性能优越,这使其成为减振降噪领域的理想材料。
电力设备在运行过程中会产生振动和噪音,对设备的寿命和运行效率造成影响,并对工作环境和人体健康产生不利的影响。
而复合材料具有良好的抗震性能和振动吸能能力,可以有效地吸收和分散设备振动的能量,降低振动对设备的影响。
此外,复合材料还具有较好的噪音隔绝性能,能够有效地减少噪音的传播,改善工作环境和居住环境,提高工作效率和生活质量。
最后,复合材料具有较好的化学稳定性和耐腐蚀性能,能够适应复杂的工作环境。
电力设备通常工作在恶劣的环境条件下,如高温、高湿、腐蚀气体等,而传统材料在这些极端条件下容易受损。
而复合材料由于其独特的结构和化学成分,具有较好的耐高温性能、耐湿性能和耐腐蚀性能,能够在恶劣环境下起到良好的保护作用,延长设备的使用寿命。
纤维增强复合材料在航空领域中的应用研究
纤维增强复合材料在航空领域中的应用研究近年来,随着科技的不断发展,纤维增强复合材料在航空领域中得到了广泛的应用。
在这篇文章中,我们将探讨纤维增强复合材料在航空领域中的应用研究以及它的未来发展趋势。
一、纤维增强复合材料的概念和特点纤维增强复合材料是由纤维和基体两部分组成,纤维是强度成分,基体是粘结成分,它们相互结合形成复合材料。
纤维增强复合材料具有优异的力学性能和物理性能,其优点有以下几个方面:(1)高强度和高模量:综合强度和刚度大于一般金属材料。
(2)耐腐蚀性好:不易受酸、碱、盐和湿气腐蚀。
(3)导热导电性能低:可以用作隔热、隔音和无线电透明材料。
(4)成型性好:在成型工艺过程中可以加工成各种形状,大大增强了设计的自由度。
二、纤维增强复合材料在航空领域中的应用1. 航空器结构件纤维增强复合材料在航空器结构件中应用广泛,它有助于提高机身的强度、刚度、耐久性和寿命,降低了飞机的重量和燃油消耗量,提高了机动性和经济性。
例如:波音787梦想客机采用了大量的复合材料,更加节省燃油,降低了飞行成本,有利于环保和可持续发展。
2. 航空发动机复合材料在发动机件中也有广泛应用。
先进的3D织物增强复合材料既可以满足高温下的力学性能要求,又可以提高发动机的实用温度和使用寿命,降低了配备和维护的成本。
例如:国外研发出一种能够在1500℃超高温环境下工作的复合材料,可以用于制造发动机叶片和导向叶片等高温部件,大大提升了发动机的效率和性能。
3. 航空电子纤维增强复合材料在航空电子中也有广泛的应用。
它可以用于制造涵盖导弹、卫星和飞机的天线罩、导电壳体、亚音速通风管道等结构件。
例如:南京航空航天大学的研究团队利用纤维增强复合材料制造的高热导散热器可以大大减少太空电子设备的温度,并提升它们的可靠性和运行寿命。
三、纤维增强复合材料在航空领域的未来发展1. 创新材料的研发未来的复合材料将趋向多层次结构、多尺度掌控、多功能集成等方面发展,例如纳米增强复合材料、智能增强复合材料等,它们将满足更高端、更多样化的应用需求。
声学阻尼材料在航天器降噪中的应用研究
声学阻尼材料在航天器降噪中的应用研究随着科技的不断发展,航天器的设计和制造变得越来越先进和复杂。
然而,随之而来的问题是噪音的增加,这对航天器的性能和安全性产生了负面影响。
为了解决这个问题,声学阻尼材料开始在航天器降噪中得到广泛应用,并取得了显著的成果。
首先,我们需要了解声学阻尼材料的基本原理。
声学阻尼材料是一种特殊的材料,它能够吸收和抑制声音的传播和反射,从而减少噪音的产生和传播。
这些材料通常由多层复合结构组成,其中包含吸音材料、隔音材料和能量吸收材料等。
通过调节这些材料的组合和厚度,可以实现对特定频率范围内的噪音的有效控制。
其次,声学阻尼材料在航天器降噪中的应用非常广泛。
首先,它们被广泛应用于航天器的外壳和隔音板上。
航天器在发射和飞行过程中会受到各种外界噪音的干扰,如发动机噪音、气流噪音等。
通过在航天器的外壳和隔音板上使用声学阻尼材料,可以有效地减少这些噪音的传播和反射,从而降低航天器的噪音水平。
此外,声学阻尼材料还可以应用于航天器内部的噪音控制。
在航天器内部,各种设备和系统的运行会产生噪音,如发动机、电子设备、通信设备等。
这些噪音会对航天器的乘员和设备产生负面影响。
通过在航天器内部的关键部位使用声学阻尼材料,可以有效地减少这些噪音的传播和反射,提高航天器内部的工作环境和乘员的舒适度。
另外,声学阻尼材料还可以应用于航天器的振动控制。
航天器在发射和飞行过程中会受到各种振动的干扰,如发动机振动、气流振动等。
这些振动会对航天器的性能和结构产生负面影响。
通过在航天器的关键部位使用声学阻尼材料,可以有效地减少振动的传播和反射,提高航天器的结构强度和稳定性。
最后,声学阻尼材料在航天器降噪中的应用研究仍然面临一些挑战。
首先,如何选择和设计合适的声学阻尼材料是一个关键问题。
不同的航天器和不同的噪音源需要不同的声学阻尼材料。
因此,需要进行深入的研究和实验,以找到最佳的材料组合和结构设计。
其次,声学阻尼材料的性能和耐久性也需要进一步提高。
【CN110330764A】压电复合减振材料及其制备方法、应用【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910354075.2(22)申请日 2019.04.29(71)申请人 武汉理工大学地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号申请人 中国电力科学研究院有限公司(72)发明人 郝华 汤重 万保权 刘韩星 曹明贺 尧中华 余志勇 (74)专利代理机构 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102代理人 张秋燕(51)Int.Cl.C08L 63/00(2006.01)C08K 3/04(2006.01)C08K 3/22(2006.01)C04B 35/491(2006.01)(54)发明名称压电复合减振材料及其制备方法、应用(57)摘要本发明公开了一种压电复合减振材料及其制备方法,所述压电复合减振材料按质量份数计由压电陶瓷粉末、导电碳黑、环氧树脂、固化剂组成。
该压电复合减振材料的制备方法为:先制备出PZT压电陶瓷粉末;将导电碳黑、PZT压电陶瓷粉末与环氧树脂E -51混合均匀,冷却后加入固化剂聚酰胺树脂并搅拌均匀,然后在100℃下保温5h固化成型,得到压电复合减振材料。
本发明所述的压电复合减振材料对于变压器100Hz的振动具有较好的减振效果,损耗因子可达0.9。
权利要求书1页 说明书6页 附图2页CN 110330764 A 2019.10.15C N 110330764A权 利 要 求 书1/1页CN 110330764 A1.压电复合减振材料,其特征在于包括PZT压电陶瓷粉末0-80份、导电碳黑0-3份、环氧树脂100份、固化剂60份组成,均为质量份数,其中压电陶瓷粉末和导电碳黑份数均不为0。
2. 根据权利要求1所述的压电复合减振材料,其特征在于所述PZT压电陶瓷粉末的化学组成为:基质成分(Pb0.93La0.07)(Zr0.575, Ti0.425)0.9825O3,掺杂成分为Nb2O5,所述的Nb2O5占基质成分质量分数的0.4~0.6%。
压电结构纤维及复合材料.
[1]Brei D, Cannon B J. Piezoceramic hollow fiber active composites[J]. Composites Science andTechnology, 2004, 64(2):245-261.图1 中空压电纤维一、背景介绍一般压电纤维复合材料中的压电纤维为实心截面,当驱动该类压电复合材料时,电极放在基体表面,电场因需要穿透非导电基体因而其达到压电纤维时产生大的损耗,因而需要高的驱动电压。
另外,该类复合材料的基体必须用不导电材料,这限制了其的应用范围。
中空压电纤维复合材料可以降低驱动电压,并且基体材料选择广泛,可以涵盖不导电的环氧树脂和各类导电的金属材料。
本文讨论了中空圆环形截面压电纤维的制造和应用,以及纤维和基体模量比、中空纤维壁厚与半径比及纤维体积分数对此类复合材料性能、制造及可靠性问题。
Thin-wall纤维最理想,但存在严重的可靠性问题。
总之,对中空压电纤维复合材料,要同时考虑压电纤维品质、制造及可靠性问题。
空心压电纤维复合材料驱动用31模式,实心压电纤维复合材料用33模式。
尽管31模式纵向应变比33模式小一半,但所需驱动电压仅需33模式的1/10或更少。
传统的制备技术可以制备出壁厚在压电材料晶粒尺寸量级的中空纤维,但是长度仅有10mm或更短。
混合共挤技术可以制备100mm以上的空心纤维。
目前对中空压电纤维复合材料的研究大多限于利用短纤维的径向应变(水声听音设备),本文则研究利用纵向应变。
目前对中空纤维的研究主要内容如下:(1)纤维壁内的电场分布(2)电场和应变之间的关系。
本文主要研究(3)纤维和基体模量比、中空纤维壁厚与半径比及纤维体积分数对此类复合材料性能、制造及可靠性影响(4)中空纤维质量对复合材料制备和性能的影响。
二、单个纤维及层板的有效性质中空纤维中的电场:tw E V /t = thin-wall approximationVE(r)r ln(1)-=--α在这篇文献里没有提到这个公式是近似的,还用这个公式计算了各种厚度的中空纤维的电场,但在后面Lin 和Sodano 的文献中,似乎说为近似的。
美国核潜艇推进系统减振降噪技术发展分析
美国核潜艇推进系统减振降噪技术发展分析王汉刚【摘要】简要介绍潜艇中的噪声源,从推进器技术、浮筏减振技术、自然循环压水堆技术和电力推进技术4个方面对美国核潜艇推进系统减振降噪技术进行梳理,得到减振降噪技术发展历程,并从中得到有益启示.%In this paper,noise source of submarine is introduced.The vibration isolation and noise reduction technology in US nuclear submarine propulsion system is studied,including propulsor technology,raft vibration isolation and noise reduce technology,natural circulation pressurized-water reactor technology and electric propulsion technology.The results indicate the vibration isolation and noise reduction technology developing history,and get some good suggestion.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2013(035)007【总页数】5页(P149-153)【关键词】美国;核潜艇;推进系统;减振降噪【作者】王汉刚【作者单位】海军991工程办公室,北京100841【正文语种】中文【中图分类】TP301.61 概述反应堆主循环泵、减速齿轮装置、汽轮机、轴系、推进器等是核潜艇推进系统的主要噪声源。
表1 核潜艇推进系统噪声产生机理Tab.1 Principle of nuclear submarine propulsion system noise production针对上述噪声源,美国海军采取了多种措施,如:发展自然循环压水堆,中低航速时主泵不工作;对减速齿轮采用隔振技术;降低汽轮机蒸汽流速,在汽轮机蒸汽管路、阀门等连接部位使用隔振装置;用泵喷推进器取代5叶大侧斜螺旋桨等。
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vibration/noise control in ginal development in 1999, the MFC has been used in government and industrial applications ranging from vibration reduction to structural health monitoring. NASA has used MFC piezocomposites for alleviating tail buffeting in aircraft, controlling unsteady aerodynamics and noise on helicopter rotor blades, and actively reducing vibrations in large deployable spacecraft structures. The MFC has been used as a sensor for impedance-based health monitoring of launch tower structures at NASA’s Kennedy Space Center, for strain feedback sensing and control in industrial arc welding
equipment, in an STS-123 experiment, in solar sail technology, and in ultra-lightweight inflatable structures. The MFC has been internationally recognized for its innovative design, receiving two prestigious “R&D 100” awards in 2000, including the “R&D Editor’s Choice” award as one of the 100 most significant technical products of the year. The MFC was also the recipient of the International Forum’s prestigiowus “iF Gold” award, in Germany, for design excellence in 2004. In March 2007, the MFC was awarded the title of “NASA Invention of the Year.”
‘NASA Invention of the Year’ Controls Noise and Vibration
Originating Technology/NASA Contribution
D
eveloped at NASA’s Langley Research Center, the Macro-Fiber Composite (MFC) is an innovative, low-cost piezoelectric device designed for controlling vibration, noise, and deflections in composite structural beams and panels. It was created for use on helicopter blades and airplane wings as well as for the shaping of aerospace structures at NASA. The MFC is an actuator in the form of a thin patch, almost like a 3- by 2-inch bandage comprised of piezoelectric fibers, an epoxy matrix, and polyimide electrodes, and is also called a piezocomposite. If one applies a voltage to the MFC it will stretch, and if attached to a structure it will cause the surface to bend. The major advantages of a piezofiber composite actuator are higher performance, flexibility, and durability, compared to a traditional piezoceramic actuator. MFCs consist of rectangular piezoceramic rods sandwiched between layers of adhesive film containing tiny electrodes that transfer a voltage directly to and from ribbon-shaped rods that are no thicker than a few tenths of a millimeter. These miniscule actuators are roughly equivalent to human muscles—flexing, stretching, and returning to their original position when electricity is applied. Because any external mechanical deformation of an MFC package produces a charge on the electrodes proportional to the deflection, its compression or stretching also enables the MFC to be used as a self-powered sensor. Defects within structures can therefore be detected, or small amounts of energy can be collected and stored for later use. The MFC’s combination of small size, durability, flexibility, and versatility allows it to be integrated—along with highly efficient electronic control systems—into a wide range of products. Potential applications include sonar; range-measuring and fish-finding equipment; directional-force and fingerprint sensors; flow meters; and
Spinoff 2007
10 Industrial Productivity and Manufacturing Technology
Partnership
Smart Material Corporation, of Sarasota, Florida, specializes in the development of piezocomposite components. The company licensed the MFC technology from Langley in 2002, and then added it to their line of commercially produced actuators. It now combines the Langley MFC’s piezoelectric properties with the robustness and conformability of plastics to radically extend the spectrum of commercial applications. A NASA partnership gives a small company access to research and technologies that allow it to compete with larger corporations. According to Thomas Daue, with Smart Material Corporation, “For a small business, it is almost not possible anymore to spend the money for basic research in high tech products. Licensing technology from the leading research facilities in this country is a very cost effective way to become a player in a new technology field. Many developments ready for licensing at government-owned facilities have already reached the proof of concept status, which would often cost a small business or start-up millions of dollars.” Smart Material Corporation is now marketing MFCs internationally, with the majority of applications in the United States directed at Federal government research projects or defense-related government contracts. For example, Smart Material Corporation currently sells the materials to Langley, NASA’s Jet Propulsion Laboratory, and Marshall Space Flight Center, where they are used as strain gauge sensors, as well as to the U.S. Air Force and the U.S. Army.