各向同性树脂基多层复合材料吸波特性分析

论文摘要

作为提高武器生存能力和突防能力的有效手段,吸波材料在实际应用中显示出无法取代的巨大优势,树脂基复合吸波材料已成为当今世界各国研发的重点。树脂基复合材料的吸波性能受树脂体系、吸波填料体系、铺层厚度、层数等因素影响,制备、评价多层吸波材料是一个复杂的过程。如何通过对电磁波在材料表界面的反射与透射特性的理论分析,建立电磁参数与吸波粉体添量、吸波复合材料厚度等关系,建立多层吸波材料的电磁波吸收模型,是当前科技工作者研究的热点。本文在分析传输线法和传输矩阵法对各向同性复合材料对电磁波的反射特性分析的基础上,推导了树脂基复合材料的反射系数与电磁参数、厚度等函数的关系。研究中采用环氧树脂为基体,玻璃纤维为增强相,铁氧体和炭黑为吸收剂,构成各向同性复合吸波材料体系。利用推导的反射系数与电磁参数、厚度等函数表达式,运用MATLAB编辑仿真程序。计算分析各向同性不同吸收剂含量的单层、双层和多层复合材料的吸波性能曲线,建立各向同性复合材料吸收剂含量、铺层等与吸波特性的关系。应用遗传算法,在给定各向同性复合吸波材料的厚度和吸波范围的条件下,优化设计出各层吸波剂的添量和铺层方式。研究结果表明；以树脂为基体,玻璃纤维为增强相,分别以炭黑和铁氧体为吸收剂,利用遗传算法优化设计出在给定材料厚度范围和体积分数的情况下,单层、双层和多层吸波材料的最佳组合方式。对于各向同性树脂基双层吸波材料,选择不同类型的吸收剂可以有效的扩展吸波频带宽度,表层选择电损耗型吸收剂吸波效果更好；对于各向同性树脂基多层吸波材料,在选择不同的吸波剂类型可以有效的扩展材料的吸波频段,同时在表层引入过渡层,达到阻抗匹配的效果,提高材料的吸波性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及选题的目的意义
• 1.2 吸波材料的损耗机理
• 1.2.1 磁损耗机理
• 1.2.2 介电损耗机理
• 1.3 电磁参数的物理含义
• 1.3.1 复介电常数的物理含义
• 1.3.2 复磁导率的物理含义
• 1.3.3 正切损耗角的物理含义
• 1.3.4 复波数k的物理含义
• 1.3.5 复阻抗Z的物理含义
• 1.4 吸波材料的研究进展
• 1.5 本论文的主要工作
• 第2章 基础理论研究
• 2.1 等效介质理论
• 2.2 传输矩阵法推导反射系数模型
• 2.2.1 单层材料反射系数模型的推导
• 2.2.2 双层材料反射系数模型的推导
• 2.2.3 多层材料反射系数模型的推导
• 2.3 传输线法推导反射系数模型
• 2.3.1 单层材料反射系数模型的推导
• 2.3.2 双层材料反射系数模型的推导
• 2.3.3 多层材料反射系数模型的推导
• 2.4 本章小结
• 第3章 材料体系对吸波性能影响
• 3.1 材料体系对单层材料吸波性能影响分析
• 3.1.1 吸收剂含量对单层材料吸波性能影响
• 3.1.2 厚度对单层材料吸波性能影响
• 3.2 材料体系对双层材料吸波性能影响分析
• 3.2.1 吸收剂含量对双层材料吸波性能影响
• 3.2.2 厚度对双层材料吸波性能影响
• 3.3 材料体系对多层材料吸波性能影响分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 各向同性多层吸波材料优化设计
• 4.1 计算机优化设计方法
• 4.1.1 跟踪计算法
• 4.1.2 罚函数法
• 4.1.3 遗传算法
• 4.2 双层吸波材料的优化设计
• 4.3 多层吸波材料的优化设计
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢