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闭孔泡沫铝材料的声学性能研究及应用

作　者: 梁李斯
导　师: 姚广春；罗洪杰
学　校: 东北大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 闭孔泡沫铝吸声系数打孔率声屏障列车地板
分类号: TB383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

泡沫铝材料是一种金属基体(母体)内随机分布着孔洞(第二相)的新型材料,结合了连续相铝的金属特点和分散相气孔的特性。在噪声污染对人们生活影响日益严重的今天,泡沫铝在吸声、隔声、减振方面的应用越来越受到重视。本文重点研究了闭孔泡沫铝吸声系数随孔隙率、厚度、打孔率、背后加置空气层厚度变化的规律；同测试条件下,比较分析了闭孔泡沫铝材料与一些常见吸声材料的吸声效果,并对闭孔泡沫铝的应用进行了研究。使用驻波管法进行吸声系数测试,从闭孔泡沫铝孔隙率、厚度、穿孔率、背后空腔深度等方面对闭孔泡沫铝的吸声特性进行了详细的测试、分析,结果表明：闭孔泡沫铝的吸声系数随着声频的增加先增加后减小,闭孔泡沫铝吸声系数为其孔隙率的增函数；闭孔泡沫铝吸声系数与厚度的关系为：当厚度L<L0(临界厚度)时,吸声系数为厚度的增函数,当厚度L>L0时,吸声系数为厚度的减函数,增加闭孔泡沫铝厚度,低频区吸声系数有所增加,高频区吸声系数有所下降,对闭孔泡沫铝整体吸声性能影响不大,但最高吸声系数峰值向低频迁移；经打孔后闭孔泡沫铝吸声系数有了明显的提高,随着打孔率的增加,最高吸声系数先增加后减小,吸声峰值向高频偏移。随着打孔后闭孔泡沫铝背后空腔深度的不断增加,低频吸声系数逐渐增加,高频吸声系数逐渐降低,最高吸声系数略有上升,最高吸声系数表现出向低频迁移的趋势。使用驻波管法测试了开孔泡沫铝板、背后加玻璃棉的打孔铝板、背后加玻璃棉的打孔塑料板、背后加玻璃棉的打孔水泥板、背后加玻璃棉的开缝塑料板、背后加空腔的打孔闭孔泡沫铝板的吸声系数,并进行平行比较,结果表明：除开孔泡沫铝板外均具有较高的吸收峰值,但峰值出现的频段不同,打孔闭孔泡沫铝峰值出现在高频,其他材料出现在中低频。对于打孔闭孔泡沫铝吸声峰值出现的频段还可通过改变打孔率、厚度或背后空腔深度等方法进行调整,开孔泡沫铝吸声峰值较低,整体吸声系数也不高。对高速公路进行噪声实地测量,测量得出噪声主频率集中在1000Hz以下,根据打孔后闭孔泡沫铝的测试结果可以确定,密度为0.3g/cm3,厚度为10mm,打孔率为1%或1.5%的闭孔泡沫铝适合制作高速公路的声频障。根据所查阅的地铁噪声频谱图可知,地铁噪声主频率集中在1000Hz左右,可以确定,密度为0.3g/cm3,厚度为1 0mm,打孔率为2.5%或3%的闭孔泡沫铝适合作为铁路的声屏障。根据火车车厢的噪声频率分布,结合闭孔泡沫铝的隔声性能和阻尼性能,设计了闭孔泡沫铝夹芯板作为降噪、减振材料而用于火车车厢侧衬和地板,经与木质地板、蜂窝铝地板比较可得,泡沫铝夹芯板的抗弯强度、隔声减振性能、使用寿命均高于前两者。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第1章绪论  12-28
  1.1 泡沫铝简介  12
  1.2 泡沫铝的研发历程  12-15
    1.2.1 国外泡沫铝材料的研发概况  12-14
    1.2.2 国内泡沫铝材料的研发概况  14-15
  1.3 闭孔泡沫铝材料的主要制备方法  15-17
    1.3.1 粉末冶金法  15-16
    1.3.2 注气发泡法  16-17
    1.3.3 熔体发泡法  17
  1.4 闭孔泡沫铝材料的结构特征  17-20
    1.4.1 孔隙率  17-18
    1.4.2 孔径  18-19
    1.4.3 孔形状  19
    1.4.4 孔的分布  19-20
  1.5 噪声与降噪  20-25
    1.5.1 噪声的产生及危害  20-21
    1.5.2 噪声防治方法  21-22
    1.5.3 吸声材料及作用机理  22-25
  1.6 选题意义及研究内容  25-28
    1.6.1 选题意义  25-26
    1.6.2 本文研究内容  26-28
第2章测试原理与方法  28-36
  2.1 吸声测试  28-30
    2.1.1 吸声系数测试原理  28
    2.1.2 测试仪器  28-30
    2.1.3 测试原理  30
    2.1.4 测试方法  30
    2.1.5 测试条件  30
  2.2 高速公路噪声测试  30-36
    2.2.1 测试原理  31-33
    2.2.2 测试仪器  33-34
    2.2.3 测试方法  34-36
第3章闭孔泡沫铝材料的吸声性能研究  36-48
  3.1 不同孔隙率的闭孔泡沫铝材料吸声系数测试  36-39
  3.2 不同厚度的闭孔泡沫铝材料吸声系数测试  39-41
  3.3 不同打孔率闭孔泡沫铝材料吸声系数测试  41-43
  3.4 不同背后空腔深度的闭孔泡沫铝材料的吸声系数测试  43-45
  3.5 打孔闭孔泡沫铝材料与其他吸声材料的吸声性能比较  45-46
  3.6 小结  46-48
第4章闭孔泡沫铝材料的应用研究  48-68
  4.1 闭孔泡沫铝材料在制作声屏障方面的应用  48-60
    4.1.1 声屏障的声学原理  48-50
    4.1.2 声屏障设计程序  50-51
    4.1.3 稳定性设计  51-52
    4.1.4 位置设计  52
    4.1.5 基础形式设计  52
    4.1.6 声屏障景观设计  52
    4.1.7 闭孔泡沫铝用作高速公路声屏障的设计  52-55
    4.1.8 闭孔泡沫铝用作铁路声屏障的设计  55-60
  4.2 泡沫铝用作火车地板和侧衬  60-66
    4.2.1 普通列车车厢、地铁车厢噪声频谱分析  61-62
    4.2.2 泡沫铝夹心板的隔声性能  62-64
    4.2.3 泡沫铝夹心板减振性能测试结果  64-65
    4.2.4 泡沫铝地板与其它材料地板性能比较  65-66
  4.3 小结  66-68
第5章结论  68-70
  5.1 全文总结  68-69
  5.2 前景展望  69-70
参考文献  70-74
致谢  74-76
作者简介  76

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