基于粘弹性材料H-N模型的声学参数优化研究

利用有限元软件建立粘弹性材料的声学模型(H-N模型),研究宽频段(300~20 000 Hz)下H-N模型的声学参数对粘弹性材料吸声性能和隔声性能的影响规律。结果表明:随着与损耗峰宽度相关的参数(α)的增大,材料的吸声性能和隔声性能先提高后降低,α为0. 35和0. 2时,材料的吸声性能和隔声性能分别最优;随着与损耗峰对称性相关的参数(β)和高频端玻璃态平台区模量(E∞)的增大,材料的隔声性能均降低,吸声性能均先提高后降低,β为0. 2和E∞为100 MPa时,材料的吸声性能均最优;随着低频端橡胶态平台区模量(E0)和与温度相关的松弛时间(t)的增大,材料的吸声性能和隔声性能均降低。粘弹性材料各声学参数对其吸声性能和隔声性能的影响规律可以为宽频段粘弹性材料的配方设计提供声学理论依据。

气固复合绝缘变压器聚酯材料老化特性研究

为了研究长时间运行下SF6气固复合绝缘变压器的老化状态,建立了变压器内部聚酯绝缘材料老化评估模型。首先对6020型PET薄膜进行加速热老化实验,然后采用频域介电谱、差示扫描量热、拉伸以及近红外光谱检测PET材料的老化特性。实验发现,PET薄膜介电损耗随老化呈现先减小后增大趋势,采用Havriliak-Negami介电弛豫模型处理后选取了典型特征参量τ1和τ2,并拟合得到了老化时间与τ1和τ2的经验公式;PET薄膜的结晶度和断裂伸长率随着老化呈现先增大后减小趋势,拉伸强度呈现减小趋势;PET薄膜近红外吸光度随着老化呈现减小趋势,采用线性判别分析算法进行降维处理后获得了较好的分类结果。综合分析可得,频域介电谱弛豫时间常数τ1和τ2、拉伸强度和近红外光谱吸光度特征参量可以较好的表征聚酯材料的老化程度。

一种用于水声材料设计的动态参数测试方法

针对提高水声材料设计中动态参数输入精度的问题,提出了一种复杨氏模量及泊松比准确测试方法。对于复杨氏模量测试,通过将Williams-Landel-Ferry(WLF)方程引入到Havriliak-Negami(H-N)模型中,采用信赖域反射算法对未知参数进行拟合得到材料参数宽频域主曲线。对于泊松比测试,根据同一材料不同形状因子表观杨氏模量之比与泊松比存在唯一量化关系的特性,仅通过两种不同形状因子试样的准静态有限元模拟,获得表观杨氏模量比值与泊松比量化曲线。因此,根据橡胶样品表观杨氏模量测试结果,可以直接利用局部加权回归获得其泊松比。最后,将前述材料制成直径为55 mm、厚度为50 mm的声管样品,放置在水声管中进行吸声系数测试。同时,把橡胶的复杨氏模量和泊松比的测量结果输入到水-橡胶-水分层介质模型中进行吸声系数计算。结果表明两者吻合,验证了上述测试方法的正确性和有效性。