悬臂闭孔泡沫铝板的非线性振动实验研究

为了研究闭孔泡沫铝板的非线性振动特性,首先采用电子散斑干涉技术对3个孔隙率相同的悬臂闭孔泡沫铝板共振模态进行了测量,获得了前14阶离面共振激励频率和相应的模态振型,并基于欧拉-伯努利梁模型及1阶弯振频率测量值计算得到闭孔泡沫铝的动态弹性模量.然后对相同孔隙率的闭孔泡沫铝静态单轴压缩力学行为进行了实验研究,测得了其静态压缩弹性模量.实验结果表明:由于闭孔泡沫铝存在大量不规则孔洞结构,导致其振动响应具有明显的非线性,表现为同一振动模态对应于数个谐振激励频率,是典型的超谐振.另外,基于振动分析得到的泡沫铝动态弹性模量是静态压缩弹性模量值的2倍多,这与泡沫铝是拉压双弹性模量材料有关.     

闭孔泡沫铝材料吸声性能分析

为更全面地反映闭孔泡沫铝材料的吸声降噪能力,从密度、厚度、背后空腔深度、打孔率几个方面,对闭孔泡沫铝材料的吸声性能进行研究.改变以往单纯用吸声系数的峰值表征的方法,而是用吸声系数的峰值、降噪系数、半峰宽3个指标来评价闭孔泡沫铝材料的吸声性能.通过驻波管法测试吸声系数,用Origin软件进行吸声曲线的分析,建立一次函数....     

生态声屏障设计与效果分析

设计了一种将吸声降噪、景观绿化2种功能有机结合的生态声屏障,利用RAYNOISE声学软件对生态声屏障、普通直立型声屏障的降噪效果进行数字模拟比较,对生态声屏障的降噪插入损失进行了实验测量.声学软件RAYNOISE的仿真模拟结果表明:生态声屏障有较好的降噪效果,在声影区内高度4 m以下的生态声屏障比直立声屏障插入损失大0～4.63 dB,在高于4 m后生态声屏障的插入损失虽然大于直立型但不大于1 dB.实验结果表明:频率为63～500 Hz时,生态声屏障的插入损失为0～28 dB,并且随着频率的增加逐渐增大;当频率大于500 Hz时,插入损失不再增大,维持在20 dB左右.     

城市轨道交通全封闭声屏障近地面降噪性能分析

为研究城市轨道交通全封闭声屏障近地面降噪性能,在全封闭声屏障降噪原理的基础上,以宁波轨道交通1号线高架桥为研究对象,对无全封闭声屏障高架断面及有全封闭声屏障高架断面进行了对比测试及数据分析,对全封闭声屏障的综合降噪效果及分频段降噪效果进行了分析,并得到了全封闭声屏障降噪的特征频率段。研究结果表明,全封闭声屏障具有优良的近地面降噪性能,距轨道中心线水平距离7.5 m,22 m及55 m处近地面测点的等效连续A声级插入损失都在7 d B以上,最高达13 d B;1/3倍频程线性计权频谱图表明,全封闭声屏障近地面降噪的特征频率段为50~80 Hz,315~1 000 Hz以及2 500~3 150 Hz,其中,315~1 000 Hz频率范围内的降噪百分比最大。     

Al-Si闭孔泡沫铝材料的压缩行为

对熔体转移发泡法制备的不同密度Al-Si闭孔泡沫铝材料进行了准静态压缩实验,研究了Al-Si闭孔泡沫铝材料的准静态压缩力学行为及变形机制,并从微观上分析了相对密度对Al-Si闭孔泡沫铝材料的力学性能影响.结果表明,Al-Si闭孔泡沫铝材料的压缩过程具有明显的脆性材料压缩变形特征,即经历三个阶段线弹性阶段、脆性崩溃阶段、致密化阶段.相对密度对Al-Si闭孔泡沫铝材料的力学性能影响显著,随着相对密度的增加,压缩强度和弹性模量逐渐增大,且理论结果与试验结果比较吻合.     

城市立交桥交通噪声污染现状及降噪效果分析

城市立交桥通行能力大、行车速度高、车辆行驶状态复杂,交通噪声污染极为突出。本文选取深圳市泥岗-红岭立交进行实地监测,并对红岗大厦进行垂直监测,来比较声屏障安装前后周边居民楼的降噪效果。并从完善环境噪声污染防治规定、装设声屏障、铺设低噪声路面和绿化降噪等方面提出立交桥噪声污染控制的对策建议。     

高速公路声屏障优化设计的模拟计算研究

选取一种声屏障作为研究对象,根据拟建高速公路周边噪声敏感点的分布特点,构建现实的模拟场景,利用Cadna/A噪声模拟软件建立声屏障降噪预测模型,对该声屏障设置参数进行了优化研究.研究结果发现:在现实的模拟场景中,当右侧声屏障长440m高3.6m,左侧声屏障长400m高4.4m时,该声屏障不仅使所有敏感点达标,且实现了建设成本的最小化.     

二次剩余扩散型声屏障的插入损失研究

采用大型声学测试分析软件SYSNOISE,对二次剩余扩散型声屏障(QRD)进行1/3倍频程内的插入损失计算,并与其它类型的声屏障在刚性表面情况下比较,并进行实验验证,结果显示此种声屏障可以明显改善声屏障的降噪性能。研究发现此类声屏障均能在设计频率范围内获得满意的插入损失,其中以400 Hz为设计频率的声屏障降噪效果最明显。     

输送廊道悬浮声屏障插入损失计算模型

为准确评估输送廊道各类悬浮声屏障插入损失,并提高其计算效率,通过声衍射基础公式,考虑实际廊道输送带下方衍射现象,推导出基于线声源的有限长及无限长悬浮声屏障插入损失简化计算公式,进而提出一种考虑下衍射的输送廊道声屏障插入损失计算模型,研究了输送廊道声屏障各类型的选择与居民区所处位置之间的关系。结果表明：下挑檐和上下挑檐声屏障较单侧声屏障和上挑檐声屏障降噪效果高3-5dB。上下挑檐声屏障较下挑檐声屏障降噪效果高约1dB,声屏障高度增加(6m以内)下挑檐插入损失增长速率更快;随着声屏障距地高度增加,近场(50m)插入损失下降速率更快需要搭配其他的降噪措施,远场插入损失下降范围0.5dB内。其研究成果应用于某发电厂厂区外输送廊道噪声控制,采用下挑檐声屏障,理论计算与实际测试误差为2dB以内,达到预期效果。可见对输送廊道噪声的声屏障治理提供科学依据,具有较大的应用价值。     

公路声屏障降噪性能数值模拟及结构优化

为提高公路声屏障的降噪性能,从声波绕射和反射两个角度考虑,通过声学有限元法(finite element method,FEM)分别探究声屏障顶端类型和表面扩散体间距、宽度以及高度对声屏障插入损失的影响,基于以上分析,提出一种适用于治理公路交通噪声的复合结构声屏障。结果表明,改变声屏障顶端和扩散体结构,对低频噪声影响较小;对于中、高频段,90°夹角的Y型声屏障降噪效果较好,在1 250～2 000 Hz频段内其插入损失较其他顶端类型可提升13 dB;当频率在1 000 Hz附近时,增加矩形扩散体的宽度、高度和间距可提高声屏障降噪效果;针对主要集中在800～1 250 Hz的公路交通噪声,设置复合结构声屏障可有效抑制声影区噪声辐射,附加扩散体后的复合声屏障与Y型声屏障相比,其插入损失最大可提高6 dB。     

Shape formation of closed-cell aluminum foam in solid–liquid–gas coexisting state

The mold pressing process was applied to investigate the formability of closed-cell aluminum foam in solid–liquid–gas coexisting state. Results show that the shape formation of closed-cell aluminum foam in the solid–liquid–gas coexisting state was realized through cell wall deformation and cell movement caused by primary α-Al grains that slid, rotated, deformed, and ripened within cell walls. During formation, characteristic parameters of closed-cell aluminum foam were almost unchanged. Under proper forming conditions, shaped products of closed-cell aluminum foam could be fabricated through mold pressing.     

闭孔泡沫铝压缩力学性能的实验和三维有限元模拟

基于X射线电子计算机断层扫描技术,建立了反映闭孔泡沫铝真实结构的三维有限元模型.对闭孔泡沫铝准静态和动态压缩力学性能进行了实验和数值模拟,分析了闭孔泡沫铝的变形特性及力学性能,验证了模型的可靠性.结果表明,准静态压缩下,试件主要沿加载轴45°方向产生塑性变形.压缩速率为低速时,其变形模式与准静态相同.闭孔泡沫铝试件截面上结构薄弱处首先出现应力集中,材料达到塑性屈服.在高速压缩下,试件加载端首先达到塑性屈服.比较闭孔泡沫铝不同应变率下的屈服强度,动态压缩下的屈服强度远高于准静态压缩下的.应变率280~700 s-1下,其屈服强度变化不明显,应变率继续升高至2 000 s-1,屈服强度略微提高.      

轧制制度对闭孔泡沫铝材料塑性的影响

研究了采用熔体发泡法制备的闭孔泡沫铝材料的轧制过程,分析了不同道次压下量条件下泡沫铝的变形特点与破坏方式,探讨了影响泡沫铝轧制能力的主要因素.结果表明:闭孔泡沫铝的轧制应遵循多道次、小变形的原则.道次压下量为0.1 mm时,Si质量分数为12%的泡沫铝(厚度约11 mm)经10道次变形后可实现1 mm的总变形量.道次压下量过大时泡沫铝的破坏方式为典型的脆性断裂,适宜的压下量则有利于发挥泡沫铝良好的吸能性,但小变形时易出现弯曲而使材料最终发生剪切破坏.提高泡沫铝轧制能力的具体方法为降低基体中的Si含量,提高材料组织性能的均一性,轧制工艺中采用适宜的道次压下量和较低的轧制速度.     

Anomalies in mid-high-temperature linear thermal expansion coefficient of the closed-cell aluminum foam

Low-density closed-cell aluminum foam is promising to be used as load-bearing and thermal insulation components. It is necessary to systematically study its thermal expansion performance. In this work, linear thermal expansion coefficient(LTEC) of the closed-cell aluminum foam of different density was measured in the temperature range of 100–500 °C. X-ray fluorescence was used to analyze elemental composition of the cell wall material. Phase transition characteristics were analyzed with X-ray diffraction and differential scanning calorimetry. LTEC of the closed-cell aluminum foam was found to be dominated by its cell wall property and independent of its density. Particularly, two anomalies were found and experimentally analyzed. Due to the release of the residual tensile stress, the LTEC declined and even exhibited negative values. After several thermal cycles, the residual stress vanished. With temperature higher than 300 °C,instantaneous LTEC showed hysteresis, which should result from the redistribution of some residual hydrogen in the Ti2Al20 Ca lattice.     

泡沫铝夹心板静态三点弯曲变形行为及力学性能

采用焊接方法制备了泡沫铝夹心板,通过对制备出的泡沫铝夹心板进行三点弯曲实验,测量其整体的抗弯特性.应用数字图像相关方法计算了弯曲过程中试样表面的全场变形响应,结合对载荷-位移曲线的分析,讨论了2种不同孔结构夹心板的变形行为.结果表明:由于夹心材料结构上的不同,导致其破坏方式的不同;以闭孔泡沫铝为夹心的夹心板弯曲吸能比夹心为开孔泡沫铝的多,而开孔泡沫铝夹心板的弯曲刚度则更高些,这对泡沫铝夹心板的设计及工程应用具有实际指导意义.     

闭孔泡沫铝特征统计及其变形行为实验研究

以椭圆拟合长方体闭孔多边形泡沫铝表面孔截面,运用统计学的方法研究了泡沫铝试件表面孔的大小、形状和方位等分布特征.统计结果表明:上述孔的各项几何特征参数除方位外服从高斯分布. 应用图像处理技术,获取了单轴压缩变形前后泡沫铝试件的表面图像.利用序列数字图像相关方法对泡沫纯铝变形前后的图像进行相关计算,获得了静态单向压缩条件下闭孔泡沫铝材料表面全场变形及局部孔结构的变形,同时根据试验结果计算了试件的名义应力-应变曲线,给出了压缩过程中孔壁的失效顺序和破坏规律.对块体材料的压缩实验表明,泡沫纯铝是以多个断裂带的形式破坏和吸收能量.     

泡沫铝夹芯梁结构的高温3点弯曲力学性能研究

实验研究了泡沫铝夹芯梁结构在不同温度下的3点弯曲力学性能.通过引入Gibson模型构建夹芯梁架构在3点弯曲作用下的失效模式图,并将失效模式图扩展到高温情况下,得到泡沫铝夹芯梁的初始失效模式图随温度的变化趋势.结果发现,其他因素不变,随着温度的升高,夹芯梁结构更容易发生面板屈服失效模式,芯层剪切模式涉及的范围被大大压缩.根据修正的Gibson模型预测的夹芯梁结构的极限载荷和实验结果所得极限载荷比较发现,芯层剪切模式分析结果和实验数据很好地吻合,说明泡沫铝夹芯梁的最终失效破坏主要是由于芯层剪切引起的.     

泡沫铝的研究现状与应用展望

泡沫铝的多孔结构和金属特性使其在吸声、减震、过滤厦热交换等方面具有优异的性能。介绍了目前国内外泡沫铝的研究进展和基本制备方法，描述了泡沫铝的结构厦特殊性能，并分析了现存工艺、发泡机理及性能分析等方面问题，对泡沫铝在各个领域的应用进行了展望。