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0Cr18Ni9Ti金属橡胶多孔材料的气体渗透性夏宇宏;姜洪源;李瑰贤;闫辉;А.И.Белоусов【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2004(035)002【摘要】将一种新材料--金属橡胶材料应用于制备节流元件,其较高的承载能力、抗堵塞能力及节流孔隙随压力连续可调性能是其它多孔材料所无法比拟的.对金属橡胶多孔材料的基本性能进行了实验研究,测量了具有不同丝径、不同结构尺寸的金属橡胶多孔材料的最大孔隙直径和平均孔隙直径.得出了最大孔隙直径、平均孔隙直径与孔隙度、金属丝直径和液压直径之间的关系.【总页数】4页(P267-270)【作者】夏宇宏;姜洪源;李瑰贤;闫辉;А.И.Белоусов【作者单位】哈尔滨工业大学,机械设计系,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,机械设计系,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,机械设计系,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,机械设计系,黑龙江,哈尔滨,150001;俄罗斯萨玛拉国立航空航天大学,俄罗斯,443086【正文语种】中文【中图分类】O353.5【相关文献】1.可降低气体渗透性的丁基橡胶纳米复合材料 [J], 代高峰（编译）2.0Cr18Ni9Ti金属橡胶过滤介质的压力损失特性 [J], 姜洪源;国亚东;陈照波;А. И.Белоусов3.金属橡胶用0Cr18Ni9Ti不锈钢丝疲劳断裂机理研究 [J], 侯军芳;白鸿柏;李冬伟;寇宏宁;周泽浩4.0Cr18Ni9Ti金属橡胶过滤材料最大孔径研究 [J], 姜洪源;国亚东;陈照波;А. И. Белоусов5.多孔材料气体渗透性的测定 [J], 李忠全;周桂芬;陈木兰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
圆锥滑动轴承-转子系统中金属橡胶阻尼器力学性能研究李胜波;闫辉;姜洪源;A.M.Ulannov
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2011(042)001
【摘要】针对金属橡胶材料优良的阻尼性能,设计了应用于圆锥滑动轴承-转子系统中的金属橡胶阻尼器,制备了专用实验台,在其既承受转子不平衡力等径向栽荷又承受轴向载荷作用下,研究了轴向力对金属橡胶阻尼器刚度及能量耗散系数的影响,得到了金属橡胶阻尼器刚度、阻尼性能随变形幅值及轴向载荷的变化关系式,为金属橡胶阻尼器在圆锥滑动轴承-转子系统中的实际应用奠定了基础.
【总页数】4页(P167-170)
【作者】李胜波;闫辉;姜洪源;A.M.Ulannov
【作者单位】哈尔滨工业大学机电学院,黑龙江哈尔滨,150001;黑龙江科技学院机械学院,黑龙江哈尔滨,150027;哈尔滨工业大学机电学院,黑龙江哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学机电学院,黑龙江哈尔滨,150001;萨马拉航空航天大学,飞行器设计系,俄罗斯,萨马拉,443086
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.31
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1.在滑动轴承转子系统中挤压油膜阻尼器的减振特性分析 [J], 张家忠;郑铁生
2.金属橡胶环和磁悬浮阻尼器对磁轴承转子系统不平衡振动的影响 [J], 谢振宇;牟
伟兴;窦忠才;黄佩珍
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金属橡胶的研究进展及其应用李拓;白鸿柏;路纯红;李玉龙【摘要】作为一种新型的弹性多孔材料,金属橡胶为航空航天、空间技术等领域的发展提供了有力的技术支持,其制备工艺、力学性能、本构关系是金属橡胶研究的基础和关键.本文从制备工艺、隔振、密封、过滤、吸声降噪等方面阐述了金属橡胶的理论进展以及工程应用,简要地对金属橡胶的发展趋势进行了展望,拓宽了有待进一步研究的领域.%As a new kind of elastic porous material, metal rubber provides a strong tool for the advancement in many engineering fields, such as aviation, spaceflight, and so on. Preparation process, force characteristic research and constitutive relationship research are the foundations and key points for the metal rubber research. The preparation and basic characteristics of metal rubber were introduced, and the theoretical advances and engineering applications in aspects of vibration reduction, sealing, filtration, sound absorption and others were described. The future directions of this field were indicated. Finally, key topics for further research were pointed out.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】6页(P85-90)【关键词】金属橡胶;制备工艺;隔振;密封;过滤;吸声降噪【作者】李拓;白鸿柏;路纯红;李玉龙【作者单位】军械工程学院,河北石家庄 053003;军械工程学院,河北石家庄053003;军械工程学院,河北石家庄 053003;军械工程学院,河北石家庄 053003【正文语种】中文【中图分类】TB33220世纪60年代初，前苏联为了满足其空间飞行器能够适应一些特殊工作环境(如超高低温、高压、真空等)的需求，研制了多孔金属橡胶材料。
基于Johnson-Allard模型的金属橡胶材料吸声性能研究李一峰 洪 杰 马艳红(北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京,100191)摘要:金属橡胶是一种由金属丝制成的新型材料,具有良好的环境适应性与制造工艺性,在振动与噪声抑制方面有着广阔的应用前景。
本文基于刚性骨架多孔材料内流吸声Jo hnso n-A llar d模型,对金属橡胶进行了吸声性能理论推导,得到了金属橡胶的可设计参数——材料参数(孔隙率、丝径)、结构参数(厚度、空腔深度)与吸声性能的关系,通过数值计算讨论了材料参数、结构参数对吸声性能的影响规律。
本文研究为金属橡胶用于吸声设计奠定了基础。
关键词:金属橡胶(M etal Rubber,M R);吸声;刚性骨架引 言随着航空工业的蓬勃发展,飞机噪声污染问题越发凸现出来。
一方面,航空噪声污染生存环境,降低人们生活质量。
另一方面,为提高飞机的隐身性能和战斗能力,必然要求降低飞机自身的噪声辐射。
所以减振降噪是在航空工业中必要关注的问题[1]。
金属橡胶(M etal Rubber,M R)作为一种新型的多孔材料,由金属丝经过选丝、绕丝、拉伸、编织和模压成型等工艺过程制作而成,不但可以吸声降噪,而且可以依靠金属丝间的相对滑移产生干摩擦耗散能量,减小机械振动,另外它还具有重量轻、环境适应性强、耐高低温、不老化、孔隙度可控、易于制成各种复杂的形状等优良特性[2]。
因此,对金属橡胶吸声特性进行系统的研究具有重要意义。
1 金属橡胶材料吸声理论与分析1.1 金属橡胶材料吸声性能理论计算 吸声系数和入射声阻抗是表示金属橡胶材料吸声性能的参数。
入射声能E i被反射的一部分能量E r,被吸收的能量E a,则吸声系数为:位置x处的声阻抗率Z s(x)是波阵面上的声压p(x)与质点速度u(x)的比。
在无限媒质中,Z s(x)应该与x无关,是材料的一个常数,称为介质的特性阻抗,是介质的固有特性,用Z c表示。
2008年第27卷12月第12期机械科学与技术Mechanical Science and Technol ogy for Aer os pace Engineering Dece mber Vol .272008No .12收稿日期:2008201212基金项目:国家973计划项目(2006CB601204)资助作者简介:奚延辉(1963-),副教授,博士,研究方向为机械设计及理论,振动与噪声控制,xiyanh@mail .xjtu .edu .cn奚延辉金属橡胶材料吸声性能的实验研究奚延辉,陈天宁(西安交通大学机械工程学院,西安 710049)摘 要:本文制作了孔隙率范围尽可能大的几种吸声用金属橡胶试件;通过实验方法研究了金属橡胶材料的吸声性能;对比分析了材料孔隙率和背腔空气层对吸声性能的影响;采用自制的实验装置测量了材料的流阻,给出了流阻随材料孔隙率变化的规律。
关 键 词:金属橡胶;吸声;降噪;流阻中图分类号:T B535 文献标识码:A 文章编号:100328728(2008)1221673204Experi m ent al Research on Sound Absorpti on of M et al Rubber (M R)Xi Yanhui,Chen Tianning(School of M echanical Engineering,Xi ′an J iaot ong University,Xi ′an 710049)Abstract:Metal rubber s peci m ens f or studying their s ound abs or p ti on were manufactured in a wide range of por osi 2ty .The s ound abs or p ti on perf or mance of metal rubber material was investigated by an experi m ental method .The effects of por osity and air gap in the back on s ound abs or p ti on have been analyzed f or the MR material in a s ort of fiber dia meter .The fl ow resistivity of the material was tested with a set of self 2made equi pment and the rule that fl o w resistivity changes with the por osity is p resented .Key words:metal rubber;s ound abs or p ti on;noise reducti on;fl ow resistivity 轻质多孔材料作为一种特殊的功能材料一直是材料学界和工程领域的研究热点之一。
振 动 与 冲 击第26卷第11期J O U R N A LO FV I B R A T I O NA N DS H O C KV o l .26N o .112007 金属橡胶材料特征参数对其吸声性能影响的实验研究基金项目:国家自然科学基金资助项目(项目号:50675042)收稿日期:2007-03-19 修改稿收到日期:2007-04-17第一作者姜洪源男,博士,教授,博士生导师,1960年生姜洪源1, 武国启1, 夏宇宏1, Е.А.Изжеуров2(1.哈尔滨工业大学 机电工程学院,哈尔滨 150001;2.萨玛拉国立航空航天大学,俄罗斯萨玛拉 443086) 摘 要:为深入研究金属橡胶材料吸声降噪性能,并为该材料吸声结构设计提供依据,实验研究了金属橡胶材料的吸声特性。
分析了金属橡胶材料厚度、孔隙率、金属丝直径和平均孔隙直径等特征参数对吸声性能的影响;推导并验证了金属橡胶材料吸声系数第一共振频率的理论计算公式;研究了具有相同平均孔隙直径金属橡胶材料的吸声特性。
结果表明:金属橡胶材料可作为均匀、各向同性的多孔吸声材料进行研究,其吸声性能具有可设计性,并且相同平均孔隙直径的金属橡胶材料具有相同的吸声特性。
关键词:金属橡胶;吸声性能;多孔吸声材料;平均孔隙直径中图分类号:T G 115 文献标识码:A 随着现代工业技术的发展,特别是大型强力风机、内燃机、燃气轮机、喷气装置的不断发展,带来了日益严重的强空气动力性噪声危害[1-3]。
为了降低空气动力性噪声,广泛使用带有多孔吸声材料消声器。
选择适合于恶劣环境的多孔吸声材料是现代消声研究中的关键问题。
特别是为了满足航空航天及国防武器装备等特殊应用环境下吸声降噪的需求,非常迫切的需要开展对具有工作温度范围大、抗腐蚀、强度高及使用寿命长等特性的多孔吸声材料及其性能的系统研究。
金属橡胶材料是一种均质的弹性多孔物质,是用一定的工艺方法,将一定质量的、拉伸开的、螺旋状态的金属丝有序或无序的排放在冷冲压或碾压模具中,然后用冷冲压的方法成型的[4]。
金属橡胶构件在阻尼减振、密封、节流、吸声降噪、过滤等方面都有广泛的应用[5-7]。
与其它多孔吸声材料相比,金属橡胶材料集成了对吸声有利的相关特性[8]:有效孔隙率(0.13～0.95)高、无死穴、比表面积大、性能稳定、承受静态或动态负载能力强、工作温度范围大、可在各种环境下工作、制备工艺简单。
由于金属橡胶材料是随着航空航天技术的不断发展而发展起来的一种新型材料,而且其吸声降噪特性研究还不充分,因此,对金属橡胶材料吸声降噪特性的影响因素进行探索和研究,揭示其机理,掌握其特性和一般规律,具有很大的理论意义和应用价值。
本文利用驻波管法,实验研究了金属橡胶材料结构参数对其吸声性能的影响。
利用多孔材料平均孔隙直径,研究金属橡胶材料平均孔隙直径相同情况下各个金属橡胶试件所具有的吸声特性,为综合分析金属橡胶材料吸声特性提供基础。
1 结构参数对金属橡胶材料吸声性能的影响 金属橡胶材料内部孔隙都是以一种无规则而各向同性的方式相互连通,并且孔隙分布均匀,致使流体在任意方向都可以同样容易的渗透,因而不被固体占有的那部分体积就能被流体占有。
同时金属橡胶材料虽然是多孔的,但其金属丝仍是刚性的和不压缩的,这样就只考虑材料内流体的运动。
因此,金属橡胶材料是一种具有刚性筋络的均匀多孔吸声材料。
金属橡胶材料结构参数主要包括材料的厚度、孔隙率和金属丝直径。
本文用驻波管法测量不同结构参数金属橡胶试件的吸声性能。
本文采用A W A 6122A 型驻波管测试仪测量金属橡胶材料吸声特性。
该测试仪测量精度高,符合科学研究的精度要求。
图1是A W A 6122A 型驻波管测试仪的实物图。
它有L 、S 两种驻波管,L 管的直径是Υ96m m ,可测量频率范围是170H z ～2075H z ;S 管的直径是Υ30m m ,可测量频率范围是1500H z ～6641H z 。
L 、S 两种管的可测频率范围符合G B J 88-85国家标准要求。
测试仪的扬声器以纯音信号激发,其测量频率最小可选1/96倍频程进行测量。
因此,该测试仪测量频率范围大,测量频率点密集。
图1 A WA 6122A 型驻波管测试仪DOI :10.13465/j .cn ki .jvs .2007.11.0291.1 金属橡胶材料厚度对吸声性能的影响 选取试件厚度h =10m m 、15m m 、20m m 、30m m 、45m m ,孔隙率P=0.6或0.8,金属丝直径d =0.1m m 或0.2m m ,分组进行组合实验,实验结果如图2～5所示。
图2 d =0.1和P=0.6金属橡胶不同厚度的吸声特性图3 d =0.1和P=0.8金属橡胶不同厚度的吸声特性图4 d =0.2和P=0.6金属橡胶不同厚度的吸声特性图5 d =0.2和P=0.8金属橡胶不同厚度的吸声特性从金属橡胶材料吸声特性曲线图2～5可知,金属橡胶材料吸声系数随着频率的增加而增大,在高频段出现不同程度的起伏,并且吸声特性曲线整体规律性较强,符合均匀多孔吸声材料吸声特性。
随着厚度的增加,第一共振频率f r 减小,极大提高了低频吸收,但对高频吸收影响较小。
当测量金属橡胶材料吸声特性时,测量试件与背面刚性壁紧贴放置。
其表面声阻抗率Z S可表达为[9]Z S =Z cc o t h γh (1)式中Z c为金属橡胶材料的特性阻抗,γ为材料的传播常数,h 为材料厚度,Z c 和γ为复数。
其中传播常数γ可表达为γ=α+j β=α+j ωc(2)式中α为衰减常数,β为相位常数,ω为角频率,c 为材料内声波的声速。
声阻抗率Z S也为复数,它的实部和虚部,即为声阻率和声抗率。
正如交流电路的电阻抗一样,其吸声系数共振峰值在声抗率为零附近。
金属橡胶材料特性阻抗Z c 的虚数部分一般很小,因此特性阻抗Z c可近似为实数,从而由式(1)可知,金属橡胶材料吸声系数共振峰值产生在那些使c o t h γl 为实数的频率附近。
从式(1)可以推导出当2βh =n π,c o t h γl 的虚部为零(n 是奇数时产生峰值,n 为偶数时产生谷值)。
即金属橡胶材料第一共振频率f r 为f r =c4·h(3)其中声速c 是与频率f 、孔隙率P 和金属丝直径d 有关的参数,其近似计算公式可由参考文献[10]求得。
这样当孔隙率和金属丝直径一定情况下,已知厚度h 时,由此关系式就可算出f r ;反之,给定f r 就可求出材料厚度h 。
表1为实验测得金属橡胶材料第一共振频率与通过公式(3)计算得到的第一共振频率的比较。
由于表1 金属橡胶材料第一共振频率测量值与计算值的比较孔隙率P 金属丝直径d /m m 厚度h /m m测量值/H z 计算值/H z 误差%0.60.1104800550014.60.60.1153000330010.00.60.120220021004.50.60.130110010009.10.60.2301200140014.30.80.130220022000.00.80.230240023004.2试件制备、实验测量和声速c 近似计算公式有误差,测量值和计算值之间有10%左右大小的误差,可通过提高试件制备精度、实验测量精度及修正声速计算公式55第11期 姜洪源等:金属橡胶材料特征参数对其吸声性能影响的实验研究进一步减小它们之间误差。
从误差理论可知,实验结果与计算结果之间的误差如果能够控制在30%范围之内,即可以认为该结论是可行的。
所以公式(3)可以用来计算金属橡胶材料的第一共振频率。
1.2 金属橡胶材料孔隙率对吸声性能的影响 孔隙率对金属橡胶材料吸声性能影响很大。
一方面由于孔隙率的改变,材料表面声阻抗率Z S 发生变化。
孔隙率越小,声阻抗率Z S 与空气特性阻抗ρ0c 0的比值越大,从而材料表面反射能力越强。
另一方面由于孔隙率的改变,材料内部的声速也发生很大变化。
孔隙率越小,材料内的声速越低,第一共振频率越小。
为了能更清楚的表示孔隙率对金属橡胶材料低频及高频吸声性能的影响,本文研究中选用两个厚度h =10m m 和h =45m m 相差较大的试件进行分析,试件的其它结构参数相同,实验结果如图6、7所示。
图6 h =10m m 和d =0.1m m 金属橡胶不同孔隙率的吸声特性图7 h =45m m 和d =0.1m m 金属橡胶不同孔隙率的吸声特性图6表明了在相同厚度和金属丝直径的情况下,孔隙率对金属橡胶材料低频吸声性能的影响:减小孔隙率可以提高低频吸声系数。
图7表明了在相同厚度和金属丝直径情况下,孔隙率对金属橡胶材料高频吸声性能的影响:增加孔隙率可以提高高频吸声系数。
由于金属橡胶材料是均匀多孔吸声材料,在低频范围内减小孔隙率,材料流阻率增大,内部孔隙变小,从而增强了材料对声波的吸收;在高频范围内增大孔隙率,材料流阻率减小,表面的反射能力减弱,从而也增强了对声波的吸收。
1.3 金属橡胶材料金属丝直径对吸声性能的影响金属丝直径是金属橡胶材料的主要结构参数,改变金属丝直径会使材料内部孔隙结构发生变化。
相同孔隙率下,金属丝直径越小,材料内部孔隙越小,流阻率越大。
在较大孔隙率下,材料的流阻率小,减小金属丝直径可提高金属橡胶材料的吸声性能(如图8所示)。
并且吸声特性曲线的共振峰值向低频有较小的移动,这是由于金属丝直径越小,材料内声速越低,由公式(3)可知其共振频率越小。
但是对于较小孔隙率,材料的流阻率大,减小金属丝直径会使金属橡胶材料整体吸声性能降低(如图9所示),且共振频率也会向低频有较大的移动。
因此,通过分析孔隙率和金属丝直径对金属橡胶材料吸声性能的影响,对于一定厚度的材料,有一个相应合理的流阻值,过高或过低的流阻值都无法使材料有良好的吸声性能。
依据吸声理论及金属橡胶材料吸声特性,金属橡胶材料流阻值设在1.5倍～3倍空气特性阻抗时(即600P a ·s /m<R f <1200P a ·s /m )吸声效果良好[10]。
图8 h =30m m 和P=0.8金属橡胶不同金属丝直径的吸声特性图9 h =20m m 和P=0.6金属橡胶不同金属丝直径的吸声特性2 相同平均孔隙直径金属橡胶材料的吸声特性 在研究金属橡胶材料吸声特性时,需要知道材料56振动与冲击 2007年第26卷内部孔隙分布规律,这样就能够分析内部结构对其吸声性能的影响。
并且对于大量的实验结果,需进行概括和总结,以便于综合分析金属橡胶材料吸声特性。
因此,引入多孔材料一个参数———平均孔隙直径d a ,它是分析多孔材料吸声性能的一个综合参数,也是比较不同种类多孔吸声材料的一个基本参数,表征了材料内部孔隙的平均大小。
