1、机械工程专业毕业论文 精品论文 基于声子晶体理论的水声吸声材料吸声特性研究关键词：声子晶体 水声吸声材料 吸声特性 潜艇 声隐身摘要：潜艇声隐身性能历来是世界各国海军关心的重要问题。在潜艇表面敷设消声瓦，是潜艇声隐身中广泛采用的一项重要技术。水声吸声材料是消声瓦的关键部分，通常是指含有各种散射粒子以及声学结构的复合高分子材料。综合利用材料改性和声学结构设计，提高水声吸声材料的吸声性能，特别是低频吸声性能，对提高潜艇的声隐身性能具有重要的现实意义。近年来，声子晶体概念的提出为水声吸声材料的设计提供了一条新思路。 声子晶体是具有弹性波带隙特性的周期性复合材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，落在带
2、隙频率范围内的弹性波被禁止传播；当声子晶体存在缺陷时，弹性波会被局域在缺陷处或只能沿缺陷方向传播。对声子晶体的研究可以深入揭示材料或结构内部弹性波的传播规律，进而实现对弹性波传播的控制，因而具有重要的理论和应用价值。 本文以潜艇声隐身对水声吸声材料的应用需求为牵引，在国家重大基础研究(973)项目的资助下，将声子晶体理论引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中，并采用声子晶体局域共振思想实现具有低频吸声性能的水声吸声材料设计。论文主要研究内容及结论包括： 1、完善了声子晶体能带计算中的层多重散射方法，并将其引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中；提出了各阶谐波 Mie 散射和多重散射
3、相结合的吸声机理分析方法，这些工作为水声吸声材料的研究提供了重要的分析工具。 2、比较了空心微珠和微空腔的 Mie 散射特性，发现两者在准静态区的 Mie 散射均主要由零阶谐波散射决定，并呈径向振动，使纵波向耗散效率高的横波转化，同时各微珠间产生声波多重散射，使声波耗散进一步增强。采用周期化近似分析模型，比较了填充各种微珠的复合高分子材料的吸声性能，并以填充空心微珠的复合高分子材料为对象，讨论了各参数以及背衬对复合高分子材料吸声性能的影响，发现包覆层厚度和弹性模量是决定空心微珠散射吸声的关键因素。这些研究工作为高分子材料通过掺杂改性提高吸声性能提供了重要的理论依据。 3、将 Mie散射和多重散
4、射分析相结合，分析了含周期球形空腔复合高分子材料的共振吸声机理，研究表明：空腔的径向共振模式使纵波向耗散效率高的横波转化，横波在各空腔间产生多重散射效应，使该复合高分子材料的吸声性能增强。分析了潜艇单层壳体和双层壳体背衬对空腔复合高分子材料吸声性能的影响，并在潜艇单层壳体背衬条件下，分析了材料参数和结构参数对材料吸声性能的影响，结果表明，减小基体横波速度，选择适当的空腔填充率，可在一定程度上降低复合高分子材料的吸声频率。这些研究工作对声学空腔的设计具有重要的参考价值。 4、首次将声子晶体局域共振思想引入到水声吸声材料的设计中，分析了单个局域共振单元的各阶谐波 Mie 散射特性，发现在局域共振频
5、率处，纵波向横波的转化主要由共振频率较低的一阶谐波共振完成。多重散射分析表明，局域共振单元间产生的多重散射显著增加了声波的传播路径，这增强了纵波向横波的转化以及水声吸声材料的吸声性能。讨论了背衬以及各参数对局域共振复合高分子材料吸声性能的影响，发现影响局域共振吸声频率的关键因素是包覆层声波速度和基体横波速度。设计制备了局域共振复合聚氨酯实验样品，测试结果和理论分析结果基本吻合，证实了局域共振低频吸声现象。这些研究工作为低频水声吸声材料提供了新的设计思路。 总之，本文围绕水声吸声材料分析与设计中所关心的重要理论问题，从材料改性和结构设计两个方面，采用Mie 散射和多重散射分析相结合的分析方法，深
6、入研究了声波在水声吸声材料中的传播特性，进一步揭示了水声吸声材料的吸声机理，系统讨论了材料参数及结构参数对材料吸声性能的影响规律，这些研究为低频宽带水声吸声材料的设计奠定了重要的理论基础，对推动声子晶体理论在水声吸声材料中的应用探索具有重要的意义。正文内容潜艇声隐身性能历来是世界各国海军关心的重要问题。在潜艇表面敷设消声瓦，是潜艇声隐身中广泛采用的一项重要技术。水声吸声材料是消声瓦的关键部分，通常是指含有各种散射粒子以及声学结构的复合高分子材料。综合利用材料改性和声学结构设计，提高水声吸声材料的吸声性能，特别是低频吸声性能，对提高潜艇的声隐身性能具有重要的现实意义。近年来，声子晶体概念的提出为
7、水声吸声材料的设计提供了一条新思路。 声子晶体是具有弹性波带隙特性的周期性复合材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，落在带隙频率范围内的弹性波被禁止传播；当声子晶体存在缺陷时，弹性波会被局域在缺陷处或只能沿缺陷方向传播。对声子晶体的研究可以深入揭示材料或结构内部弹性波的传播规律，进而实现对弹性波传播的控制，因而具有重要的理论和应用价值。 本文以潜艇声隐身对水声吸声材料的应用需求为牵引，在国家重大基础研究(973)项目的资助下，将声子晶体理论引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中，并采用声子晶体局域共振思想实现具有低频吸声性能的水声吸声材料设计。论文主要研究内容及结论包括： 1、完善了声子
8、晶体能带计算中的层多重散射方法，并将其引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中；提出了各阶谐波 Mie 散射和多重散射相结合的吸声机理分析方法，这些工作为水声吸声材料的研究提供了重要的分析工具。 2、比较了空心微珠和微空腔的 Mie 散射特性，发现两者在准静态区的 Mie 散射均主要由零阶谐波散射决定，并呈径向振动，使纵波向耗散效率高的横波转化，同时各微珠间产生声波多重散射，使声波耗散进一步增强。采用周期化近似分析模型，比较了填充各种微珠的复合高分子材料的吸声性能，并以填充空心微珠的复合高分子材料为对象，讨论了各参数以及背衬对复合高分子材料吸声性能的影响，发现包覆层厚度和弹性模量是决定空心
9、微珠散射吸声的关键因素。这些研究工作为高分子材料通过掺杂改性提高吸声性能提供了重要的理论依据。 3、将 Mie 散射和多重散射分析相结合，分析了含周期球形空腔复合高分子材料的共振吸声机理，研究表明：空腔的径向共振模式使纵波向耗散效率高的横波转化，横波在各空腔间产生多重散射效应，使该复合高分子材料的吸声性能增强。分析了潜艇单层壳体和双层壳体背衬对空腔复合高分子材料吸声性能的影响，并在潜艇单层壳体背衬条件下，分析了材料参数和结构参数对材料吸声性能的影响，结果表明，减小基体横波速度，选择适当的空腔填充率，可在一定程度上降低复合高分子材料的吸声频率。这些研究工作对声学空腔的设计具有重要的参考价值。 4
10、、首次将声子晶体局域共振思想引入到水声吸声材料的设计中，分析了单个局域共振单元的各阶谐波 Mie 散射特性，发现在局域共振频率处，纵波向横波的转化主要由共振频率较低的一阶谐波共振完成。多重散射分析表明，局域共振单元间产生的多重散射显著增加了声波的传播路径，这增强了纵波向横波的转化以及水声吸声材料的吸声性能。讨论了背衬以及各参数对局域共振复合高分子材料吸声性能的影响，发现影响局域共振吸声频率的关键因素是包覆层声波速度和基体横波速度。设计制备了局域共振复合聚氨酯实验样品，测试结果和理论分析结果基本吻合，证实了局域共振低频吸声现象。这些研究工作为低频水声吸声材料提供了新的设计思路。 总之，本文围绕水
11、声吸声材料分析与设计中所关心的重要理论问题，从材料改性和结构设计两个方面，采用Mie 散射和多重散射分析相结合的分析方法，深入研究了声波在水声吸声材料中的传播特性，进一步揭示了水声吸声材料的吸声机理，系统讨论了材料参数及结构参数对材料吸声性能的影响规律，这些研究为低频宽带水声吸声材料的设计奠定了重要的理论基础，对推动声子晶体理论在水声吸声材料中的应用探索具有重要的意义。潜艇声隐身性能历来是世界各国海军关心的重要问题。在潜艇表面敷设消声瓦，是潜艇声隐身中广泛采用的一项重要技术。水声吸声材料是消声瓦的关键部分，通常是指含有各种散射粒子以及声学结构的复合高分子材料。综合利用材料改性和声学结构设计，提
12、高水声吸声材料的吸声性能，特别是低频吸声性能，对提高潜艇的声隐身性能具有重要的现实意义。近年来，声子晶体概念的提出为水声吸声材料的设计提供了一条新思路。 声子晶体是具有弹性波带隙特性的周期性复合材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，落在带隙频率范围内的弹性波被禁止传播；当声子晶体存在缺陷时，弹性波会被局域在缺陷处或只能沿缺陷方向传播。对声子晶体的研究可以深入揭示材料或结构内部弹性波的传播规律，进而实现对弹性波传播的控制，因而具有重要的理论和应用价值。 本文以潜艇声隐身对水声吸声材料的应用需求为牵引，在国家重大基础研究(973)项目的资助下，将声子晶体理论引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分
13、析中，并采用声子晶体局域共振思想实现具有低频吸声性能的水声吸声材料设计。论文主要研究内容及结论包括： 1、完善了声子晶体能带计算中的层多重散射方法，并将其引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中；提出了各阶谐波 Mie 散射和多重散射相结合的吸声机理分析方法，这些工作为水声吸声材料的研究提供了重要的分析工具。 2、比较了空心微珠和微空腔的 Mie 散射特性，发现两者在准静态区的 Mie 散射均主要由零阶谐波散射决定，并呈径向振动，使纵波向耗散效率高的横波转化，同时各微珠间产生声波多重散射，使声波耗散进一步增强。采用周期化近似分析模型，比较了填充各种微珠的复合高分子材料的吸声性能，并以填充空
14、心微珠的复合高分子材料为对象，讨论了各参数以及背衬对复合高分子材料吸声性能的影响，发现包覆层厚度和弹性模量是决定空心微珠散射吸声的关键因素。这些研究工作为高分子材料通过掺杂改性提高吸声性能提供了重要的理论依据。 3、将 Mie 散射和多重散射分析相结合，分析了含周期球形空腔复合高分子材料的共振吸声机理，研究表明：空腔的径向共振模式使纵波向耗散效率高的横波转化，横波在各空腔间产生多重散射效应，使该复合高分子材料的吸声性能增强。分析了潜艇单层壳体和双层壳体背衬对空腔复合高分子材料吸声性能的影响，并在潜艇单层壳体背衬条件下，分析了材料参数和结构参数对材料吸声性能的影响，结果表明，减小基体横波速度，选
15、择适当的空腔填充率，可在一定程度上降低复合高分子材料的吸声频率。这些研究工作对声学空腔的设计具有重要的参考价值。 4、首次将声子晶体局域共振思想引入到水声吸声材料的设计中，分析了单个局域共振单元的各阶谐波 Mie 散射特性，发现在局域共振频率处，纵波向横波的转化主要由共振频率较低的一阶谐波共振完成。多重散射分析表明，局域共振单元间产生的多重散射显著增加了声波的传播路径，这增强了纵波向横波的转化以及水声吸声材料的吸声性能。讨论了背衬以及各参数对局域共振复合高分子材料吸声性能的影响，发现影响局域共振吸声频率的关键因素是包覆层声波速度和基体横波速度。设计制备了局域共振复合聚氨酯实验样品，测试结果和理
16、论分析结果基本吻合，证实了局域共振低频吸声现象。这些研究工作为低频水声吸声材料提供了新的设计思路。 总之，本文围绕水声吸声材料分析与设计中所关心的重要理论问题，从材料改性和结构设计两个方面，采用 Mie 散射和多重散射分析相结合的分析方法，深入研究了声波在水声吸声材料中的传播特性，进一步揭示了水声吸声材料的吸声机理，系统讨论了材料参数及结构参数对材料吸声性能的影响规律，这些研究为低频宽带水声吸声材料的设计奠定了重要的理论基础，对推动声子晶体理论在水声吸声材料中的应用探索具有重要的意义。潜艇声隐身性能历来是世界各国海军关心的重要问题。在潜艇表面敷设消声瓦，是潜艇声隐身中广泛采用的一项重要技术。水
17、声吸声材料是消声瓦的关键部分，通常是指含有各种散射粒子以及声学结构的复合高分子材料。综合利用材料改性和声学结构设计，提高水声吸声材料的吸声性能，特别是低频吸声性能，对提高潜艇的声隐身性能具有重要的现实意义。近年来，声子晶体概念的提出为水声吸声材料的设计提供了一条新思路。 声子晶体是具有弹性波带隙特性的周期性复合材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，落在带隙频率范围内的弹性波被禁止传播；当声子晶体存在缺陷时，弹性波会被局域在缺陷处或只能沿缺陷方向传播。对声子晶体的研究可以深入揭示材料或结构内部弹性波的传播规律，进而实现对弹性波传播的控制，因而具有重要的理论和应用价值。 本文以潜艇声隐身对水声吸声
18、材料的应用需求为牵引，在国家重大基础研究(973)项目的资助下，将声子晶体理论引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中，并采用声子晶体局域共振思想实现具有低频吸声性能的水声吸声材料设计。论文主要研究内容及结论包括： 1、完善了声子晶体能带计算中的层多重散射方法，并将其引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中；提出了各阶谐波 Mie 散射和多重散射相结合的吸声机理分析方法，这些工作为水声吸声材料的研究提供了重要的分析工具。 2、比较了空心微珠和微空腔的 Mie 散射特性，发现两者在准静态区的 Mie 散射均主要由零阶谐波散射决定，并呈径向振动，使纵波向耗散效率高的横波转化，同时各微珠间产
19、生声波多重散射，使声波耗散进一步增强。采用周期化近似分析模型，比较了填充各种微珠的复合高分子材料的吸声性能，并以填充空心微珠的复合高分子材料为对象，讨论了各参数以及背衬对复合高分子材料吸声性能的影响，发现包覆层厚度和弹性模量是决定空心微珠散射吸声的关键因素。这些研究工作为高分子材料通过掺杂改性提高吸声性能提供了重要的理论依据。 3、将 Mie 散射和多重散射分析相结合，分析了含周期球形空腔复合高分子材料的共振吸声机理，研究表明：空腔的径向共振模式使纵波向耗散效率高的横波转化，横波在各空腔间产生多重散射效应，使该复合高分子材料的吸声性能增强。分析了潜艇单层壳体和双层壳体背衬对空腔复合高分子材料吸
20、声性能的影响，并在潜艇单层壳体背衬条件下，分析了材料参数和结构参数对材料吸声性能的影响，结果表明，减小基体横波速度，选择适当的空腔填充率，可在一定程度上降低复合高分子材料的吸声频率。这些研究工作对声学空腔的设计具有重要的参考价值。 4、首次将声子晶体局域共振思想引入到水声吸声材料的设计中，分析了单个局域共振单元的各阶谐波 Mie 散射特性，发现在局域共振频率处，纵波向横波的转化主要由共振频率较低的一阶谐波共振完成。多重散射分析表明，局域共振单元间产生的多重散射显著增加了声波的传播路径，这增强了纵波向横波的转化以及水声吸声材料的吸声性能。讨论了背衬以及各参数对局域共振复合高分子材料吸声性能的影响
21、，发现影响局域共振吸声频率的关键因素是包覆层声波速度和基体横波速度。设计制备了局域共振复合聚氨酯实验样品，测试结果和理论分析结果基本吻合，证实了局域共振低频吸声现象。这些研究工作为低频水声吸声材料提供了新的设计思路。 总之，本文围绕水声吸声材料分析与设计中所关心的重要理论问题，从材料改性和结构设计两个方面，采用 Mie 散射和多重散射分析相结合的分析方法，深入研究了声波在水声吸声材料中的传播特性，进一步揭示了水声吸声材料的吸声机理，系统讨论了材料参数及结构参数对材料吸声性能的影响规律，这些研究为低频宽带水声吸声材料的设计奠定了重要的理论基础，对推动声子晶体理论在水声吸声材料中的应用探索具有重要
22、的意义。潜艇声隐身性能历来是世界各国海军关心的重要问题。在潜艇表面敷设消声瓦，是潜艇声隐身中广泛采用的一项重要技术。水声吸声材料是消声瓦的关键部分，通常是指含有各种散射粒子以及声学结构的复合高分子材料。综合利用材料改性和声学结构设计，提高水声吸声材料的吸声性能，特别是低频吸声性能，对提高潜艇的声隐身性能具有重要的现实意义。近年来，声子晶体概念的提出为水声吸声材料的设计提供了一条新思路。 声子晶体是具有弹性波带隙特性的周期性复合材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，落在带隙频率范围内的弹性波被禁止传播；当声子晶体存在缺陷时，弹性波会被局域在缺陷处或只能沿缺陷方向传播。对声子晶体的研究可以深入揭示
23、材料或结构内部弹性波的传播规律，进而实现对弹性波传播的控制，因而具有重要的理论和应用价值。 本文以潜艇声隐身对水声吸声材料的应用需求为牵引，在国家重大基础研究(973)项目的资助下，将声子晶体理论引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中，并采用声子晶体局域共振思想实现具有低频吸声性能的水声吸声材料设计。论文主要研究内容及结论包括： 1、完善了声子晶体能带计算中的层多重散射方法，并将其引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中；提出了各阶谐波 Mie 散射和多重散射相结合的吸声机理分析方法，这些工作为水声吸声材料的研究提供了重要的分析工具。 2、比较了空心微珠和微空腔的 Mie 散射特性，
24、发现两者在准静态区的 Mie 散射均主要由零阶谐波散射决定，并呈径向振动，使纵波向耗散效率高的横波转化，同时各微珠间产生声波多重散射，使声波耗散进一步增强。采用周期化近似分析模型，比较了填充各种微珠的复合高分子材料的吸声性能，并以填充空心微珠的复合高分子材料为对象，讨论了各参数以及背衬对复合高分子材料吸声性能的影响，发现包覆层厚度和弹性模量是决定空心微珠散射吸声的关键因素。这些研究工作为高分子材料通过掺杂改性提高吸声性能提供了重要的理论依据。 3、将 Mie 散射和多重散射分析相结合，分析了含周期球形空腔复合高分子材料的共振吸声机理，研究表明：空腔的径向共振模式使纵波向耗散效率高的横波转化，横
25、波在各空腔间产生多重散射效应，使该复合高分子材料的吸声性能增强。分析了潜艇单层壳体和双层壳体背衬对空腔复合高分子材料吸声性能的影响，并在潜艇单层壳体背衬条件下，分析了材料参数和结构参数对材料吸声性能的影响，结果表明，减小基体横波速度，选择适当的空腔填充率，可在一定程度上降低复合高分子材料的吸声频率。这些研究工作对声学空腔的设计具有重要的参考价值。 4、首次将声子晶体局域共振思想引入到水声吸声材料的设计中，分析了单个局域共振单元的各阶谐波 Mie 散射特性，发现在局域共振频率处，纵波向横波的转化主要由共振频率较低的一阶谐波共振完成。多重散射分析表明，局域共振单元间产生的多重散射显著增加了声波的传
26、播路径，这增强了纵波向横波的转化以及水声吸声材料的吸声性能。讨论了背衬以及各参数对局域共振复合高分子材料吸声性能的影响，发现影响局域共振吸声频率的关键因素是包覆层声波速度和基体横波速度。设计制备了局域共振复合聚氨酯实验样品，测试结果和理论分析结果基本吻合，证实了局域共振低频吸声现象。这些研究工作为低频水声吸声材料提供了新的设计思路。 总之，本文围绕水声吸声材料分析与设计中所关心的重要理论问题，从材料改性和结构设计两个方面，采用 Mie 散射和多重散射分析相结合的分析方法，深入研究了声波在水声吸声材料中的传播特性，进一步揭示了水声吸声材料的吸声机理，系统讨论了材料参数及结构参数对材料吸声性能的影
27、响规律，这些研究为低频宽带水声吸声材料的设计奠定了重要的理论基础，对推动声子晶体理论在水声吸声材料中的应用探索具有重要的意义。潜艇声隐身性能历来是世界各国海军关心的重要问题。在潜艇表面敷设消声瓦，是潜艇声隐身中广泛采用的一项重要技术。水声吸声材料是消声瓦的关键部分，通常是指含有各种散射粒子以及声学结构的复合高分子材料。综合利用材料改性和声学结构设计，提高水声吸声材料的吸声性能，特别是低频吸声性能，对提高潜艇的声隐身性能具有重要的现实意义。近年来，声子晶体概念的提出为水声吸声材料的设计提供了一条新思路。 声子晶体是具有弹性波带隙特性的周期性复合材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，落在带隙频率范
28、围内的弹性波被禁止传播；当声子晶体存在缺陷时，弹性波会被局域在缺陷处或只能沿缺陷方向传播。对声子晶体的研究可以深入揭示材料或结构内部弹性波的传播规律，进而实现对弹性波传播的控制，因而具有重要的理论和应用价值。 本文以潜艇声隐身对水声吸声材料的应用需求为牵引，在国家重大基础研究(973)项目的资助下，将声子晶体理论引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中，并采用声子晶体局域共振思想实现具有低频吸声性能的水声吸声材料设计。论文主要研究内容及结论包括： 1、完善了声子晶体能带计算中的层多重散射方法，并将其引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中；提出了各阶谐波 Mie 散射和多重散射相结合的
29、吸声机理分析方法，这些工作为水声吸声材料的研究提供了重要的分析工具。 2、比较了空心微珠和微空腔的 Mie 散射特性，发现两者在准静态区的 Mie 散射均主要由零阶谐波散射决定，并呈径向振动，使纵波向耗散效率高的横波转化，同时各微珠间产生声波多重散射，使声波耗散进一步增强。采用周期化近似分析模型，比较了填充各种微珠的复合高分子材料的吸声性能，并以填充空心微珠的复合高分子材料为对象，讨论了各参数以及背衬对复合高分子材料吸声性能的影响，发现包覆层厚度和弹性模量是决定空心微珠散射吸声的关键因素。这些研究工作为高分子材料通过掺杂改性提高吸声性能提供了重要的理论依据。 3、将 Mie 散射和多重散射分析
30、相结合，分析了含周期球形空腔复合高分子材料的共振吸声机理，研究表明：空腔的径向共振模式使纵波向耗散效率高的横波转化，横波在各空腔间产生多重散射效应，使该复合高分子材料的吸声性能增强。分析了潜艇单层壳体和双层壳体背衬对空腔复合高分子材料吸声性能的影响，并在潜艇单层壳体背衬条件下，分析了材料参数和结构参数对材料吸声性能的影响，结果表明，减小基体横波速度，选择适当的空腔填充率，可在一定程度上降低复合高分子材料的吸声频率。这些研究工作对声学空腔的设计具有重要的参考价值。 4、首次将声子晶体局域共振思想引入到水声吸声材料的设计中，分析了单个局域共振单元的各阶谐波 Mie 散射特性，发现在局域共振频率处，
31、纵波向横波的转化主要由共振频率较低的一阶谐波共振完成。多重散射分析表明，局域共振单元间产生的多重散射显著增加了声波的传播路径，这增强了纵波向横波的转化以及水声吸声材料的吸声性能。讨论了背衬以及各参数对局域共振复合高分子材料吸声性能的影响，发现影响局域共振吸声频率的关键因素是包覆层声波速度和基体横波速度。设计制备了局域共振复合聚氨酯实验样品，测试结果和理论分析结果基本吻合，证实了局域共振低频吸声现象。这些研究工作为低频水声吸声材料提供了新的设计思路。 总之，本文围绕水声吸声材料分析与设计中所关心的重要理论问题，从材料改性和结构设计两个方面，采用 Mie 散射和多重散射分析相结合的分析方法，深入研
32、究了声波在水声吸声材料中的传播特性，进一步揭示了水声吸声材料的吸声机理，系统讨论了材料参数及结构参数对材料吸声性能的影响规律，这些研究为低频宽带水声吸声材料的设计奠定了重要的理论基础，对推动声子晶体理论在水声吸声材料中的应用探索具有重要的意义。潜艇声隐身性能历来是世界各国海军关心的重要问题。在潜艇表面敷设消声瓦，是潜艇声隐身中广泛采用的一项重要技术。水声吸声材料是消声瓦的关键部分，通常是指含有各种散射粒子以及声学结构的复合高分子材料。综合利用材料改性和声学结构设计，提高水声吸声材料的吸声性能，特别是低频吸声性能，对提高潜艇的声隐身性能具有重要的现实意义。近年来，声子晶体概念的提出为水声吸声材料
33、的设计提供了一条新思路。 声子晶体是具有弹性波带隙特性的周期性复合材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，落在带隙频率范围内的弹性波被禁止传播；当声子晶体存在缺陷时，弹性波会被局域在缺陷处或只能沿缺陷方向传播。对声子晶体的研究可以深入揭示材料或结构内部弹性波的传播规律，进而实现对弹性波传播的控制，因而具有重要的理论和应用价值。 本文以潜艇声隐身对水声吸声材料的应用需求为牵引，在国家重大基础研究(973)项目的资助下，将声子晶体理论引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中，并采用声子晶体局域共振思想实现具有低频吸声性能的水声吸声材料设计。论文主要研究内容及结论包括： 1、完善了声子晶体能带计算
34、中的层多重散射方法，并将其引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中；提出了各阶谐波 Mie 散射和多重散射相结合的吸声机理分析方法，这些工作为水声吸声材料的研究提供了重要的分析工具。 2、比较了空心微珠和微空腔的 Mie 散射特性，发现两者在准静态区的 Mie 散射均主要由零阶谐波散射决定，并呈径向振动，使纵波向耗散效率高的横波转化，同时各微珠间产生声波多重散射，使声波耗散进一步增强。采用周期化近似分析模型，比较了填充各种微珠的复合高分子材料的吸声性能，并以填充空心微珠的复合高分子材料为对象，讨论了各参数以及背衬对复合高分子材料吸声性能的影响，发现包覆层厚度和弹性模量是决定空心微珠散射吸声
35、的关键因素。这些研究工作为高分子材料通过掺杂改性提高吸声性能提供了重要的理论依据。 3、将 Mie 散射和多重散射分析相结合，分析了含周期球形空腔复合高分子材料的共振吸声机理，研究表明：空腔的径向共振模式使纵波向耗散效率高的横波转化，横波在各空腔间产生多重散射效应，使该复合高分子材料的吸声性能增强。分析了潜艇单层壳体和双层壳体背衬对空腔复合高分子材料吸声性能的影响，并在潜艇单层壳体背衬条件下，分析了材料参数和结构参数对材料吸声性能的影响，结果表明，减小基体横波速度，选择适当的空腔填充率，可在一定程度上降低复合高分子材料的吸声频率。这些研究工作对声学空腔的设计具有重要的参考价值。 4、首次将声子
36、晶体局域共振思想引入到水声吸声材料的设计中，分析了单个局域共振单元的各阶谐波 Mie 散射特性，发现在局域共振频率处，纵波向横波的转化主要由共振频率较低的一阶谐波共振完成。多重散射分析表明，局域共振单元间产生的多重散射显著增加了声波的传播路径，这增强了纵波向横波的转化以及水声吸声材料的吸声性能。讨论了背衬以及各参数对局域共振复合高分子材料吸声性能的影响，发现影响局域共振吸声频率的关键因素是包覆层声波速度和基体横波速度。设计制备了局域共振复合聚氨酯实验样品，测试结果和理论分析结果基本吻合，证实了局域共振低频吸声现象。这些研究工作为低频水声吸声材料提供了新的设计思路。 总之，本文围绕水声吸声材料分
37、析与设计中所关心的重要理论问题，从材料改性和结构设计两个方面，采用 Mie 散射和多重散射分析相结合的分析方法，深入研究了声波在水声吸声材料中的传播特性，进一步揭示了水声吸声材料的吸声机理，系统讨论了材料参数及结构参数对材料吸声性能的影响规律，这些研究为低频宽带水声吸声材料的设计奠定了重要的理论基础，对推动声子晶体理论在水声吸声材料中的应用探索具有重要的意义。潜艇声隐身性能历来是世界各国海军关心的重要问题。在潜艇表面敷设消声瓦，是潜艇声隐身中广泛采用的一项重要技术。水声吸声材料是消声瓦的关键部分，通常是指含有各种散射粒子以及声学结构的复合高分子材料。综合利用材料改性和声学结构设计，提高水声吸声
38、材料的吸声性能，特别是低频吸声性能，对提高潜艇的声隐身性能具有重要的现实意义。近年来，声子晶体概念的提出为水声吸声材料的设计提供了一条新思路。 声子晶体是具有弹性波带隙特性的周期性复合材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，落在带隙频率范围内的弹性波被禁止传播；当声子晶体存在缺陷时，弹性波会被局域在缺陷处或只能沿缺陷方向传播。对声子晶体的研究可以深入揭示材料或结构内部弹性波的传播规律，进而实现对弹性波传播的控制，因而具有重要的理论和应用价值。 本文以潜艇声隐身对水声吸声材料的应用需求为牵引，在国家重大基础研究(973)项目的资助下，将声子晶体理论引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中，并采
39、用声子晶体局域共振思想实现具有低频吸声性能的水声吸声材料设计。论文主要研究内容及结论包括： 1、完善了声子晶体能带计算中的层多重散射方法，并将其引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中；提出了各阶谐波 Mie 散射和多重散射相结合的吸声机理分析方法，这些工作为水声吸声材料的研究提供了重要的分析工具。 2、比较了空心微珠和微空腔的 Mie 散射特性，发现两者在准静态区的 Mie 散射均主要由零阶谐波散射决定，并呈径向振动，使纵波向耗散效率高的横波转化，同时各微珠间产生声波多重散射，使声波耗散进一步增强。采用周期化近似分析模型，比较了填充各种微珠的复合高分子材料的吸声性能，并以填充空心微珠的复
40、合高分子材料为对象，讨论了各参数以及背衬对复合高分子材料吸声性能的影响，发现包覆层厚度和弹性模量是决定空心微珠散射吸声的关键因素。这些研究工作为高分子材料通过掺杂改性提高吸声性能提供了重要的理论依据。 3、将 Mie 散射和多重散射分析相结合，分析了含周期球形空腔复合高分子材料的共振吸声机理，研究表明：空腔的径向共振模式使纵波向耗散效率高的横波转化，横波在各空腔间产生多重散射效应，使该复合高分子材料的吸声性能增强。分析了潜艇单层壳体和双层壳体背衬对空腔复合高分子材料吸声性能的影响，并在潜艇单层壳体背衬条件下，分析了材料参数和结构参数对材料吸声性能的影响，结果表明，减小基体横波速度，选择适当的空
41、腔填充率，可在一定程度上降低复合高分子材料的吸声频率。这些研究工作对声学空腔的设计具有重要的参考价值。 4、首次将声子晶体局域共振思想引入到水声吸声材料的设计中，分析了单个局域共振单元的各阶谐波 Mie 散射特性，发现在局域共振频率处，纵波向横波的转化主要由共振频率较低的一阶谐波共振完成。多重散射分析表明，局域共振单元间产生的多重散射显著增加了声波的传播路径，这增强了纵波向横波的转化以及水声吸声材料的吸声性能。讨论了背衬以及各参数对局域共振复合高分子材料吸声性能的影响，发现影响局域共振吸声频率的关键因素是包覆层声波速度和基体横波速度。设计制备了局域共振复合聚氨酯实验样品，测试结果和理论分析结果
42、基本吻合，证实了局域共振低频吸声现象。这些研究工作为低频水声吸声材料提供了新的设计思路。 总之，本文围绕水声吸声材料分析与设计中所关心的重要理论问题，从材料改性和结构设计两个方面，采用 Mie 散射和多重散射分析相结合的分析方法，深入研究了声波在水声吸声材料中的传播特性，进一步揭示了水声吸声材料的吸声机理，系统讨论了材料参数及结构参数对材料吸声性能的影响规律，这些研究为低频宽带水声吸声材料的设计奠定了重要的理论基础，对推动声子晶体理论在水声吸声材料中的应用探索具有重要的意义。潜艇声隐身性能历来是世界各国海军关心的重要问题。在潜艇表面敷设消声瓦，是潜艇声隐身中广泛采用的一项重要技术。水声吸声材料
43、是消声瓦的关键部分，通常是指含有各种散射粒子以及声学结构的复合高分子材料。综合利用材料改性和声学结构设计，提高水声吸声材料的吸声性能，特别是低频吸声性能，对提高潜艇的声隐身性能具有重要的现实意义。近年来，声子晶体概念的提出为水声吸声材料的设计提供了一条新思路。 声子晶体是具有弹性波带隙特性的周期性复合材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，落在带隙频率范围内的弹性波被禁止传播；当声子晶体存在缺陷时，弹性波会被局域在缺陷处或只能沿缺陷方向传播。对声子晶体的研究可以深入揭示材料或结构内部弹性波的传播规律，进而实现对弹性波传播的控制，因而具有重要的理论和应用价值。 本文以潜艇声隐身对水声吸声材料的应用
44、需求为牵引，在国家重大基础研究(973)项目的资助下，将声子晶体理论引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中，并采用声子晶体局域共振思想实现具有低频吸声性能的水声吸声材料设计。论文主要研究内容及结论包括： 1、完善了声子晶体能带计算中的层多重散射方法，并将其引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中；提出了各阶谐波 Mie 散射和多重散射相结合的吸声机理分析方法，这些工作为水声吸声材料的研究提供了重要的分析工具。 2、比较了空心微珠和微空腔的 Mie 散射特性，发现两者在准静态区的 Mie 散射均主要由零阶谐波散射决定，并呈径向振动，使纵波向耗散效率高的横波转化，同时各微珠间产生声波多重
45、散射，使声波耗散进一步增强。采用周期化近似分析模型，比较了填充各种微珠的复合高分子材料的吸声性能，并以填充空心微珠的复合高分子材料为对象，讨论了各参数以及背衬对复合高分子材料吸声性能的影响，发现包覆层厚度和弹性模量是决定空心微珠散射吸声的关键因素。这些研究工作为高分子材料通过掺杂改性提高吸声性能提供了重要的理论依据。 3、将 Mie 散射和多重散射分析相结合，分析了含周期球形空腔复合高分子材料的共振吸声机理，研究表明：空腔的径向共振模式使纵波向耗散效率高的横波转化，横波在各空腔间产生多重散射效应，使该复合高分子材料的吸声性能增强。分析了潜艇单层壳体和双层壳体背衬对空腔复合高分子材料吸声性能的影
46、响，并在潜艇单层壳体背衬条件下，分析了材料参数和结构参数对材料吸声性能的影响，结果表明，减小基体横波速度，选择适当的空腔填充率，可在一定程度上降低复合高分子材料的吸声频率。这些研究工作对声学空腔的设计具有重要的参考价值。 4、首次将声子晶体局域共振思想引入到水声吸声材料的设计中，分析了单个局域共振单元的各阶谐波 Mie 散射特性，发现在局域共振频率处，纵波向横波的转化主要由共振频率较低的一阶谐波共振完成。多重散射分析表明，局域共振单元间产生的多重散射显著增加了声波的传播路径，这增强了纵波向横波的转化以及水声吸声材料的吸声性能。讨论了背衬以及各参数对局域共振复合高分子材料吸声性能的影响，发现影响
47、局域共振吸声频率的关键因素是包覆层声波速度和基体横波速度。设计制备了局域共振复合聚氨酯实验样品，测试结果和理论分析结果基本吻合，证实了局域共振低频吸声现象。这些研究工作为低频水声吸声材料提供了新的设计思路。 总之，本文围绕水声吸声材料分析与设计中所关心的重要理论问题，从材料改性和结构设计两个方面，采用 Mie 散射和多重散射分析相结合的分析方法，深入研究了声波在水声吸声材料中的传播特性，进一步揭示了水声吸声材料的吸声机理，系统讨论了材料参数及结构参数对材料吸声性能的影响规律，这些研究为低频宽带水声吸声材料的设计奠定了重要的理论基础，对推动声子晶体理论在水声吸声材料中的应用探索具有重要的意义。潜
48、艇声隐身性能历来是世界各国海军关心的重要问题。在潜艇表面敷设消声瓦，是潜艇声隐身中广泛采用的一项重要技术。水声吸声材料是消声瓦的关键部分，通常是指含有各种散射粒子以及声学结构的复合高分子材料。综合利用材料改性和声学结构设计，提高水声吸声材料的吸声性能，特别是低频吸声性能，对提高潜艇的声隐身性能具有重要的现实意义。近年来，声子晶体概念的提出为水声吸声材料的设计提供了一条新思路。 声子晶体是具有弹性波带隙特性的周期性复合材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，落在带隙频率范围内的弹性波被禁止传播；当声子晶体存在缺陷时，弹性波会被局域在缺陷处或只能沿缺陷方向传播。对声子晶体的研究可以深入揭示材料或结构
49、内部弹性波的传播规律，进而实现对弹性波传播的控制，因而具有重要的理论和应用价值。 本文以潜艇声隐身对水声吸声材料的应用需求为牵引，在国家重大基础研究(973)项目的资助下，将声子晶体理论引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中，并采用声子晶体局域共振思想实现具有低频吸声性能的水声吸声材料设计。论文主要研究内容及结论包括： 1、完善了声子晶体能带计算中的层多重散射方法，并将其引入到水声吸声材料吸声机理和吸声性能的分析中；提出了各阶谐波 Mie 散射和多重散射相结合的吸声机理分析方法，这些工作为水声吸声材料的研究提供了重要的分析工具。 2、比较了空心微珠和微空腔的 Mie 散射特性，发现两者在准静态区的 Mie 散射均主要由零阶谐波散射决定，并呈径向振动，使纵波向耗散效率高的横波转化，同时各微珠间产生声波多重散射，使声波耗散进一步增强。采用周期化近似分析模型，比较了填充各种微珠的复合高分子材料的吸声性能，并以填充空心微珠的复合高分子材料为对象，讨论了各参数以及背衬对复合高分子材料吸声性能的影响，发现包覆层厚度和弹性模量是决定空心微珠散射吸声的关键因素。这些研究工作为高分子材料通过掺杂改性提高吸声性能提供了重要的理论依据。 3、将 Mie 散射和
