多孔混凝土材料的减振吸噪性能研究

论文摘要

本课题力图开发多孔混凝土路面材料。通过研究多孔水泥基路面混凝土材料的减振降噪性能,为降低现代路面工程的噪声污染、减轻车辆振动提供有益的参考。本课题将系统研究多孔混凝土材料孔隙率、材料的骨料直径、材料厚度和空气的湿度等影响因素对多孔水泥基路面材料减振降噪性能的影响。(1)通过悬臂梁自由振动衰减法测量多孔混凝土材料的阻尼比。通过三点弯曲梁实验装置测量多孔混凝土材料的损耗因子。利用阻尼比和损耗因子这两个量来反映多孔混凝土材料阻尼性能的大小。结果表明随着多孔混凝土材料孔隙率的增加和骨料直径的增加其阻尼性能也随之增加。(2)以模拟混响室法为基本原理开发了一种漫入射吸声系数测试装置,并利用该装置测量了多孔混凝土材料的吸声系数。本课题研究了孔隙率,骨料粒径,材料厚度和空气湿度等因素对多孔混凝土材料在不同声波频率下的吸声系数的影响。实验结果表明随着孔隙率,厚度及空气湿度的增加多孔混凝土材料的吸声系数也增加。(3)对多孔混凝土材料进行了切片处理,通过数码相机拍照、图像的二值化处理和MATLAB编程计算,在孔隙率、形状因子和孔面积等因素统计分析的基础上研究了多孔混凝土材料的微观孔隙结构特征。(4)最后初步建立了多孔混凝土材料吸声原理的几何模型。再将几何模型进行推导,得到由微穿孔板和微缝空腔叠加而成的吸声模型。利用电学系统与声学系统的类比,将计算总声阻的过程类比为计算一个电学线路的电阻的过程,最后由声阻和材料吸声系数的关系得到吸声系数这一声学量。为了完善本模型,使其更加反映多孔混凝土材料的真实状况,本课题还利用孔隙结构分析所得的孔隙参数对模型进行修正。最后用修正后的多孔材料吸声模型来验证实验所得吸声性能测试结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 国内外该方向的研究现状及分析
• 1.2.1 混凝土阻尼性能的国内外研究现状
• 1.2.2 路面降噪性能的国内外研究现状
• 1.3 课题来源与本文研究内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 本文研究内容
• 第2章 多孔混凝土阻尼性能的研究
• 2.1 引言
• 2.2 多孔混凝土材料配合比设计
• 2.3 多孔混凝土材料力学性能试验研究
• 2.4 多孔混凝土材料阻尼性能的试验研究
• 2.4.1 多孔混凝土构件的阻尼比测试
• 2.4.2 多孔混凝土构件损耗因子测试
• 2.4.3 多孔混凝土材料阻尼性能分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 多孔混凝土材料吸声性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 多孔混凝土材料吸声系数测试装置的设计
• 3.2.1 试验设备的选取
• 3.2.2 试验原理
• 3.2.3 吸声系数测量试验的过程
• 3.3 多孔混凝土材料吸声系数测量结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 多孔混凝土材料孔隙结构分析
• 4.1 引言
• 4.2 孔隙结构分析所用的仪器和软件
• 4.3 多孔混凝土材料照片的拍摄和前期处理
• 4.4 MATLAB 图像处理步骤
• 4.5 孔隙结构分析的主要参数
• 4.6 孔隙结构分析的测量及分析
• 4.6.1 多孔混凝土材料面孔隙率的测量及结果
• 4.6.2 多孔混凝土材料孔隙形状因子的测量与结果
• 4.6.3 单个孔隙面积的测量及面积分布规律
• 4.6.4 多孔混凝土材料等效面积直径测量及结果
• 4.7 本章小结
• 第5章 多孔混凝土材料吸声性能数学模型
• 5.1 引言
• 5.2 国内外吸声性能模型研究
• 5.3 本课题所建立的多孔材料吸声模型
• 5.4 吸收模型中修正参数的确定
• 5.5 多孔材料吸声性能数学模型的计算与结果
• 5.5.1 孔隙率对吸声模型计算结果的影响分析
• 5.5.2 骨料直径对吸声模型计算结果的影响分析
• 5.5.3 厚度对吸声模型计算结果的影响分析
• 5.5.4 模型结果与试验结果分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢