雷达吸波结构电磁/力学性能综合设计技术研究
发布时间：2021-06-14 09:35
吸波材料指能够有效吸收并损耗掉入射到其表面电磁能量的一类重要功能材料,在国防或民用均具有广泛应用。吸波材料一般可分为涂敷型吸波材料和结构型吸波材料,其中结构型吸波材料是一种多功能材料,既可吸波又具有承载能力,吸波频带宽。蜂窝芯的重量轻,具有高的刚度和强度,广泛用作结构型吸波材料的夹层芯。现阶段对于蜂窝结构吸波材料的力学和电磁性能的研究往往各自独立开展,限制其多功能的设计应用。针对于上述问题,本文主要以芳纶纸蜂窝吸波结构为研究对象,针对传统六角蜂窝吸波结构、加固蜂窝吸波结构、凹角蜂窝吸波结构等三种吸波结构,通过实验和仿真的方式对上述三种结构的力学和电磁性能的联系及匹配关系进行了探究,并提出了蜂窝结构多功能性能的设计指导。论文的主要工作及创新点如下:（1）针对芳纶纸蜂窝吸波结构进行电磁和力学性能综合探究。通过反射率实验和电磁软件仿真探究孔径大小和高度对六角蜂窝吸波结构的吸波性能的影响,通过压缩实验探究孔径大小变化和高度变化对平压强度,破坏模式,平压弹性模量,载荷-行程曲线等力学性能的影响。研究结果表明,随着蜂窝高度增加,蜂窝的力学和电磁性能均增强;薄涂层下,1.83mm小孔径蜂窝较2.75...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
蜂窝吸波结构实物图
第一章绪论3横向变形系数。反应材料横向变形的的弹性系数。其公式表达为：1212v=-vv(1-1)其中，1v表示横向应变，2v表示轴向应变。下角标1，2分别表示两相互垂直的坐标轴[9]。当泊松比为负值时，材料会表现出不同于传统材料的反常特性，例如横向受拉伸载荷时，负泊松比材料会沿纵向发生膨胀[8]，如图1-2所示。图1-2负泊松比的多孔网状材料拉胀结构的优势及应用为负泊松比材料受压时材料向内部聚集，瞬时密度增大，外部表现出较高的刚度，与传统材料相比，负泊松比多胞结构还在能量吸收等方面体现出独特优势。一方面，疏松多孔的多胞材料更容易实现较大的压缩变形，是天然的高效吸能理想材料。另一方面，负泊松比胞元结构的变形特点使其具有更高的吸能效率。1.4.2凹角蜂窝吸波结构凹角蜂窝与具有规则六边形蜂窝的类似结构相比，具有负泊松比芯的三明治复合材料的抗弯刚度和屈曲载荷会大大增加[11,12]。此外，拉胀蜂窝板在变形下呈现出顺弯的曲率，从而导致对屈曲载荷的抵抗力增强，并且易于制造弯曲的夹芯结构[12]。由于夹层结构广泛用于飞机天线罩结构和卫星天线[6]。三明治复合材料也用于要求低雷达散射特性（即隐身特性）的结构性航空航天部件中。低雷达散射截面（RCS）是通过在复合材料中涂覆吸波涂层来吸收雷达波实现的[3]。在雷达应用中使用蜂窝芯结构要求复合材料真正具有多功能性，即要求复合材料在机械和电磁两个截然不同的领域表现出增强的性能。凹角芯蜂窝吸波结构具有凹角结构良好机械特性和夹层复合材料作为结构型吸波材料在吸波方面可拓宽带宽和低频性能[13]，凹角芯蜂窝吸波结构的模型图如图1-3所示。
电子科技大学硕士学位论文4图1-3凹角蜂窝吸波结构整体效果图1.5国内外研究现状1.5.1蜂窝结构电磁性能国内外研究现状北京材料工艺研究所的车孟刚等[18]在1989年以多层蜂窝夹芯结构吸波材料为研究对象,从理论分析和工程实验两个方面对结构型吸波材料的电匹配设计,以及实现电匹配设计的技术途径进行了研究。研究结果表明,电匹配设计是结构型吸波材料研制过程中必不可少的重要环节。(a)(b)图1-4蜂窝结构的电匹配特性。(a)浸渍层厚度变化对吸波性能的影响；(b)蒙皮对吸波性能的影响中国航空工业制造工程研究所的孙占红等[15]在2002年谈论了复合材料夹层吸波结构的吸波原理，吸波性能，力学性能及其影响因素。航天特种材料及工艺技术研究所的赵宏杰等人[17]在2009年针对Nomex蜂窝芯的夹层复合材料，通过实验研究了蜂窝芯高度、蒙皮厚度和蜂窝芯增重对吸波性能的影响。实验结果发现：表面吸收剂重量增加，吸波频点左移，蜂窝芯高度增加会增加低频段的吸波性能，从而展宽有效带宽；蒙皮厚度增加，低频段吸波性能提
【参考文献】：
期刊论文
[1]负泊松比超材料研究进展[J]. 于靖军,谢岩,裴旭. 机械工程学报. 2018(13)
[2]蜂窝芯层等效参数研究综述[J]. 富明慧,徐欧腾,陈誉. 材料导报. 2015(05)
[3]浸渍层厚度对蜂窝吸波性能的影响[J]. 刘文言,王从元,亓云飞. 安全与电磁兼容. 2011(05)
[4]夹层结构复合材料的吸波隐身技术研究进展[J]. 马科峰,张广成,刘良威,燕子. 材料开发与应用. 2010(06)
[5]蜂窝夹层复合材料的吸波性能[J]. 赵宏杰,嵇培军,胡本慧,赵亮. 宇航材料工艺. 2010(02)
[6]隐身吸波材料的研究进展[J]. 张健,张文彦,奚正平. 稀有金属材料与工程. 2008(S4)
[7]雷达材料隐身及效果测试技术分析[J]. 同武勤,凌永顺,蒋金水. 舰船电子对抗. 2005(01)
[8]雷达吸波材料性能测试[J]. 何山. 材料工程. 2003(06)
[9]复合材料夹层吸波结构[J]. 孙占红,郭春艳. 航空制造技术. 2002(01)
[10]负泊松比材料的结构与性能[J]. 杨呜波,阳霞,李忠明,冯建民. 高分子材料科学与工程. 2001(06)
博士论文
[1]飞机蜂窝结构动态冲击下的破坏机理及吸收能量分配机制[D]. 孟黎清.太原理工大学 2011
[2]木质复合蜂窝夹芯材料性能的研究[D]. 徐朝阳.南京林业大学 2007
本文编号：3229554
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
蜂窝吸波结构实物图
第一章绪论3横向变形系数。反应材料横向变形的的弹性系数。其公式表达为：1212v=-vv(1-1)其中，1v表示横向应变，2v表示轴向应变。下角标1，2分别表示两相互垂直的坐标轴[9]。当泊松比为负值时，材料会表现出不同于传统材料的反常特性，例如横向受拉伸载荷时，负泊松比材料会沿纵向发生膨胀[8]，如图1-2所示。图1-2负泊松比的多孔网状材料拉胀结构的优势及应用为负泊松比材料受压时材料向内部聚集，瞬时密度增大，外部表现出较高的刚度，与传统材料相比，负泊松比多胞结构还在能量吸收等方面体现出独特优势。一方面，疏松多孔的多胞材料更容易实现较大的压缩变形，是天然的高效吸能理想材料。另一方面，负泊松比胞元结构的变形特点使其具有更高的吸能效率。1.4.2凹角蜂窝吸波结构凹角蜂窝与具有规则六边形蜂窝的类似结构相比，具有负泊松比芯的三明治复合材料的抗弯刚度和屈曲载荷会大大增加[11,12]。此外，拉胀蜂窝板在变形下呈现出顺弯的曲率，从而导致对屈曲载荷的抵抗力增强，并且易于制造弯曲的夹芯结构[12]。由于夹层结构广泛用于飞机天线罩结构和卫星天线[6]。三明治复合材料也用于要求低雷达散射特性（即隐身特性）的结构性航空航天部件中。低雷达散射截面（RCS）是通过在复合材料中涂覆吸波涂层来吸收雷达波实现的[3]。在雷达应用中使用蜂窝芯结构要求复合材料真正具有多功能性，即要求复合材料在机械和电磁两个截然不同的领域表现出增强的性能。凹角芯蜂窝吸波结构具有凹角结构良好机械特性和夹层复合材料作为结构型吸波材料在吸波方面可拓宽带宽和低频性能[13]，凹角芯蜂窝吸波结构的模型图如图1-3所示。
电子科技大学硕士学位论文4图1-3凹角蜂窝吸波结构整体效果图1.5国内外研究现状1.5.1蜂窝结构电磁性能国内外研究现状北京材料工艺研究所的车孟刚等[18]在1989年以多层蜂窝夹芯结构吸波材料为研究对象,从理论分析和工程实验两个方面对结构型吸波材料的电匹配设计,以及实现电匹配设计的技术途径进行了研究。研究结果表明,电匹配设计是结构型吸波材料研制过程中必不可少的重要环节。(a)(b)图1-4蜂窝结构的电匹配特性。(a)浸渍层厚度变化对吸波性能的影响；(b)蒙皮对吸波性能的影响中国航空工业制造工程研究所的孙占红等[15]在2002年谈论了复合材料夹层吸波结构的吸波原理，吸波性能，力学性能及其影响因素。航天特种材料及工艺技术研究所的赵宏杰等人[17]在2009年针对Nomex蜂窝芯的夹层复合材料，通过实验研究了蜂窝芯高度、蒙皮厚度和蜂窝芯增重对吸波性能的影响。实验结果发现：表面吸收剂重量增加，吸波频点左移，蜂窝芯高度增加会增加低频段的吸波性能，从而展宽有效带宽；蒙皮厚度增加，低频段吸波性能提
【参考文献】：
期刊论文
[1]负泊松比超材料研究进展[J]. 于靖军,谢岩,裴旭. 机械工程学报. 2018(13)
[2]蜂窝芯层等效参数研究综述[J]. 富明慧,徐欧腾,陈誉. 材料导报. 2015(05)
[3]浸渍层厚度对蜂窝吸波性能的影响[J]. 刘文言,王从元,亓云飞. 安全与电磁兼容. 2011(05)
[4]夹层结构复合材料的吸波隐身技术研究进展[J]. 马科峰,张广成,刘良威,燕子. 材料开发与应用. 2010(06)
[5]蜂窝夹层复合材料的吸波性能[J]. 赵宏杰,嵇培军,胡本慧,赵亮. 宇航材料工艺. 2010(02)
[6]隐身吸波材料的研究进展[J]. 张健,张文彦,奚正平. 稀有金属材料与工程. 2008(S4)
[7]雷达材料隐身及效果测试技术分析[J]. 同武勤,凌永顺,蒋金水. 舰船电子对抗. 2005(01)
[8]雷达吸波材料性能测试[J]. 何山. 材料工程. 2003(06)
[9]复合材料夹层吸波结构[J]. 孙占红,郭春艳. 航空制造技术. 2002(01)
[10]负泊松比材料的结构与性能[J]. 杨呜波,阳霞,李忠明,冯建民. 高分子材料科学与工程. 2001(06)
博士论文
[1]飞机蜂窝结构动态冲击下的破坏机理及吸收能量分配机制[D]. 孟黎清.太原理工大学 2011
[2]木质复合蜂窝夹芯材料性能的研究[D]. 徐朝阳.南京林业大学 2007
本文编号：3229554
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