水下材料吸隔声性能测试近场长脉冲传递函数法

为消除有限空间壁面反射对大样水下材料声学性能测试的影响,利用传递函数法和脉冲法测试原理,建立声波垂直入射情况下水下材料吸隔声性能测试近场长脉冲传递函数法,10 mm均匀钢板模型声学性能试验表明,压力环境下钢板反射及隔声性能测试值与理论值基本一致,反射系数测试偏差小于0.1,隔声量测试偏差小于1 dB,采用近场长脉冲传递函数法测量声波垂直入射情况下材料声学性能,可有效克服边界反射对测试的影响。

水下材料声学性能宽频段测量方法

本文根据脉冲法和传递函数法的测试原理,建立水下声学材料吸声性能宽频段测量方法,在同一水声声管,相同状态下,对橡胶材料吸声性能进行测试分析。分析表明:常压及加压环境下,采用传递函数法和脉冲法测量材料的吸声性能,在重合频段(4 kHz～5.5 kHz)测试结果基本一致,测试偏差小于5%,从而验证了不同测量原理,测试材料水下声学性能的通用性。因此,采用传递函数法和脉冲法,可以实现水下材料声学性能宽频带测试。

水下修复材料的黏结强度与变形性能研究进展

介绍了常用的几种水下修复材料的性能,分析了其作用机理,强调了黏结强度和变形性能的重要性,指出了各水下修复材料在接缝修复中存在的问题及优缺点,并提出了未来重点研究方向。

海水老化下类填充微穿孔板结构水下吸声材料的性能及其寿命预测

针对现阶段潜艇用水下吸声材料的低厚度强低频吸声的性能诉求,基于三维间隔织物,将兼具多孔和共振吸声特性的类填充微穿孔板(F-MPPL)结构引入常规空心微珠填充水下吸声材料(HBF复合材料)中,设计出新型三相复合水下吸声材料(F-MPPL复合材料)。鉴于海中复杂环境对水下吸声材料声学性能的影响,采用人工海水浸泡的方法对F-MPPL复合材料进行海水老化,结果发现老化12个月后的F-MPPL复合材料平均吸声系数下降了13.6%。同时,基于海水老化下孔隙率和穿孔率的变化对最终宏观模型仿真结果的影响,对F-MPPL复合材料的水下吸声性能寿命进行预测发现,模型可准确预测材料吸声峰值的位置,但对材料吸声系数峰值的大小预测稍有偏差。研究结果可为各类水下吸声材料的吸声性能老化研究提供实践经验,并为F-MPPL结构在海水老化下的长期寿命预测及性能优化提供理论参考。

海底门声学计算及水下多孔介质材料降噪

分别建立船舶海底门的声场模型和声-固耦合模型,对海底门的声传递损失、结构湿模态进行计算,获取海底门降噪设计需避开的共振频率。建立海底门的流体模型,采用URANS和FW-H对流场及水动力噪声进行数值计算,云图显示格栅背面出现了显著的流动分离及压力脉动,且压力峰值条带沿着格栅对角线方向分布,频谱曲线显示海底门水动力噪声以低频为主。数值计算表明,当仅将海底门钢制格栅替换成水下多孔介质材料时降噪3.4 dB。共振频率计算及水下多孔介质材料应用为海底门声学设计提供了思路。

水下混凝土缺陷处理的工法研究——材料部分

本文介绍了有关水下混凝土缺陷处理用的十种材料及其性能指标,其中包括NDC水下不分散混凝土、快硬NDC、PBM和UW-1聚合物混凝土、SX防渗模块、983水下锚固剂、963水下涂料、SXM水下密封材料、双组份灌浆材料和8505水下弹性密封膏。

基于有限元分析的水下平台结构优化设计

设计了一种复合材料水下平台,简要概述了其结构要点,基于Patran软件建立了水下平台有限元模型,进行了两种工况下平台强度仿真计算,并探讨了壁厚和缠绕角对平台强度和挠度的影响。分析结果表明:缠绕角相同时,随着浮筒壁厚减小平台挠度增大;壁厚相同时,随着缠绕角变小平台挠度减小。最终确定水下平台在浮筒壁厚10 mm、缠绕角±30°时挠度为0.151 m,最大应力为60.2 MPa。该方案在满足使用要求的同时减轻了水下平台质量,也为水下平台复合材料工艺设计及制造奠定了一定基础。

水下吸声机理与吸声材料

随着我国加速实施海洋强国战略,对先进水下吸声材料的需求日益迫切.与空气吸声不同,水下的高静水压力和复杂的海洋环境对水下吸声材料提出了更为苛刻的要求.吸声问题的本质是如何将弹性能高效地转化为热能或其他形式能量.本文综述了主要以聚合物分子内摩擦机制及界面耗能机制为基础的传统水下吸声材料.传统水下吸声材料面临的主要是其在低频及高静水压力下吸声性能差的问题.这是因为:一方面受质量密度定律的限制,有限厚度的水下吸声材料无法有效吸收水中传来的低频声波;另一方面,在高静水压力下,弹性材料如高分子聚合物会变"硬",从而大大降低了声波弹性能的转换效率.随着局域共振理论及超材料概念的提出,发展出了一系列新型水下吸声材料,为解决水下吸声材料遇到的难题提供了新思路.局域共振理论的特点是可以用小尺度结构控制长波声波的传播,从而可以解决低频吸声问题.本文重点综述了局域共振理论,以及由此发展出的声子木堆、声子玻璃等新型水下吸声材料.声子玻璃材料在局域共振理论基础上,通过引入多孔金属骨架结构提高了材料的抗压性能,从而解决了高静水压力下材料吸声性能变差的问题.本文最后对水下吸声材料未来发展方向进行了展望.

复合型水下混凝土裂缝高效修补材料试验研究

迄今为止,鲜有一种修补材料能在完全充水条件下完成一定开度混凝土裂缝的修补工作,因此设计一种适用于水下施工的修补材料具有重要意义。该修补材料是以无机材料为主体的复合材料,利用了复合水泥和添加剂的叠加效应。主要满足3个性能要求:良好的水下抗分散性、水下快凝、与老混凝土粘结性强。对此,开展了一系列试验研究工作,并由试验结果初步确定了材料的核心组分及掺量范围,并就性能展开了微观机理分析,为下一步该材料耐久性、施工性能等的试验研究奠定了基础。

环氧-聚氨酯互穿聚合物网络水下混凝土修补材料的研究

根据丙烯酸环氧树脂和聚氨酯预聚体的不同反应原理进行了水下混凝土修补材料的研究,探讨了环氧-聚氨酯互穿聚合物网络修补材料水下修补的机理,并确定了最佳配方。

混凝土水下裂缝快速修补环保材料试验研究

水下混凝土裂缝长期处于饱水环境中,导致对其修补存在着诸多难题,因此研发一种适用于水下施工的修补材料具有重要意义。为此,采用快凝快硬硫铝酸盐水泥作为主要胶凝材料,以PAM为絮凝组分,研制了一种新型环保的水泥基水下快速修补净浆材料。以水下抗分散性和流动性为首要设计指标,初步确定了修补材料的核心组分及配比,并研究了其凝结时间、力学性能与粘结性能;采用试验室钢板插拔法来模拟混凝土裂缝,研究了修补后混凝土的力学性能;同时,借助X射线衍射(XRD)进行了微观快凝早强机理分析。结果表明:新型环保修补材料流动性较好、水下抗分散性优异、凝结时间可调、强度适中、黏结性能良好,有望用于混凝土水下裂缝的快速修补。

新型水下聚凝充填材料配合比及力学性能试验研究

为了配制既满足工作性能又能达到基本力学性能要求的新型水下聚凝充填材料(NWC-FM),从盾构泥入手,用X射线、扫描电镜(SEM)和光学显微镜分析其微观形貌、孔径分布及宏观性能,基于此初步确定5组配合比,并通过力学性能试验进行验证。结果表明,NWC-2组试块弹性模量最大,抵抗变形的能力最大;NWC-2组试块峰值应力最大,为10.25MPa,NWC-4组试块峰值应力次之,为7.76MPa,NWC-5组试块峰值应力最小,为2.462MPa。经分析调整,选取NWC-5组作为最优配合比,且满足配制要求。

间隔织物/聚氨酯水声材料的海水老化研究

潜艇已成为现代水下作战的重要工具,其水下隐身性能主要依靠各类水下吸声材料所实现。将经编间隔织物实现的类填充微穿孔板结构水下吸声材料(WKSF-SF水下吸声材料)和空心微珠填充水下吸声材料(SF水下吸声材料)在人工海水环境下浸泡1年后,研究了海水老化对其压缩性能和水下吸声性能的影响规律。结果表明,WKSF-SF水下吸声材料受海水老化后,压缩强度和水下吸声系数均随浸泡时间逐渐下降,且在0~4个月下降较快。这是因为聚氨酯基体多孔结构的破坏、空心玻璃微珠表面点状腐蚀以及复合材料各界面之间的脱粘共同造成的结果。

新型水下聚凝充填材料模拟填筑试验研究

针对地下工程建设中遇到的溶洞填充问题,根据溶洞特点,设计制作半封闭带压溶洞模拟箱,模拟施工现场的注浆填充工艺,进行新型水下聚凝充填材料(NWC-FM)注浆模拟试验。结果表明:NWC-FM材料每次浇筑完成后表面会迅速形成一层白色絮状析出胶凝物,分布较均匀,随时间的增加最终形成一道2~3cm隔离层,且NWC-FM模拟填筑试验的芯样随养护时间增加强度逐渐提高,7,14,28d的平均抗压强度分别为0.54,0.72,0.79MPa,可满足水下溶洞填筑工程现场的要求。

新型水下聚凝充填材料现场试验研究

文章介绍从施工现场的基坑土和盾构泥等原状(泥)土入手,进行新型水下聚凝充填材料的现场试验研究,探究新型充填材料的力学性能,解决基坑土、盾构泥等施工现场废弃(泥)土的处理问题。本着绿色建造的战略,本试验的研究成果不仅可以节约成本、物尽其用,还可以减少污染,进一步促进绿色工程的发展,为类似工程问题提供新思路。

水工建筑物灾后水下应急检测与处置技术研究综述

当前灾后水工建筑物检测与处置存在损伤巡检与处置决策粗放、装备自动化程度低、深/动水环境适用性差等问题,开展多学科交叉研究,研制水工建筑物灾后应急检测与处置关键技术装备具有重要意义。通过对水工建筑物水下灾后应急检测与处置技术研究进展以及所面临的瓶颈问题进行分析,提出了包括快速巡检技术与应急处置决策方法、水下修复材料、水下机器人等方面的研究思路和方向,为提高灾后重大水工建筑物水下应急处置的技术装备水平,保障我国重大水利工程的安全运行和涉水建筑水下修复领域提供参考。

聚氨酯弹性体的合成和水下声学性能

用甲苯-2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)、聚醚二醇(PPO)和3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)等原料合成了聚氨酯弹性体,在脉冲声管中测试了合成试样的声压反射系数和吸声系数,研究了合成工艺参数对其水下声学性能的影响。测试结果表明,TDI-PPO-MOCA合成型聚氨酯弹性体是一种良好的水下吸声材料,其吸声性能受到固化温度,扩链剂含量等参数的影响。加入填料和改变其结构可以进一步改善聚氨酯弹性体的水下声学性能,因此合理地设计实验工艺参数,可以得到水下声学性能更佳的聚氨酯弹性体。为工业生产提供了理论参考。

环氧树脂-玻璃微珠多孔复合材料的水声性能

为提高薄板吸声材料的吸声性能,用改性环氧树脂和空心玻璃微珠等原料合成了25mm厚环氧树脂-玻璃微珠多孔复合材料,在脉冲声管中测试了合成材料试样的声压反射系数和吸声系数,研究了合成工艺参数对其水下声学性能的影响。测试结果表明:环氧树脂-玻璃微珠多孔复合材料是一种良好的水下吸声材料,其吸声性能受到空心玻璃微珠的种类及其含量和固化剂种类等参数的影响。制备了填充多种空心玻璃微珠低频吸声性能良好的环氧树脂-玻璃微珠声学材料。合理地设计实验工艺参数,可以得到水下声学性能更佳的环氧树脂-玻璃微珠多孔复合材料。

水下不分散柔性混凝土研究

南方某水库自蓄水运行以来 ,大坝出现漏水现象 ,且呈逐年增加的趋势。针对这一现象 ,决定在不放空水库的情况下 ,采用水下灌注铺盖进行渗漏处理。为此进行了水下灌注材料的试验研究 ,分速凝和普通两类。提出了新型的水下灌注材料—水下不分散柔性混凝土。该材料具有高流动性、高水下抗分散性和低弹模高塑性的特点。对该材料的性能及其影响因素进行了探讨。

水下焊接技术的研究发展现状

随着海洋工程的发展与深海资源的进一步开发,水下焊接技术的重要性愈显突出。特别是近年来,随着水下焊接技术的不断完善,其在核电、港口、桥梁等其他"涉水"行业也逐渐成为不可或缺的技术,为我国在能源领域长期稳定的发展奠定了牢固的技术基础。但是与欧美等发达国家相比,我国对水下焊接的研究工作起步较晚,仍有许多问题亟待解决。从焊接方法、焊接材料及焊接设备三个方面介绍了水下焊接技术在国内外的发展现状,并指出研制新型焊接材料和发展智能化的焊接设备是水下焊接技术发展的关键。