摘要
潜艇作为水下作战单位，其独特的隐身能力和机动能力使之成为捍卫国家领海主权的战略性装备。声学覆盖层技术可以有效抑制敌艇声呐探测回波，降低潜艇目标强度从而达到潜艇声隐身的目标。但近年来主动声呐探测技术的工作频率不断向低频段移动，传统水下声学覆盖层的低频吸声性能已难以满足潜艇声隐身需求，严重威胁了潜艇的安全性。因此，拓展传统水下声学覆盖层的低频吸声下限，发展具有低频宽带吸声性能的声学覆盖层新技术，是目前潜艇声隐身的研究热点，具有重要的研究价值和军事意义。 形状记忆合金（Shape Memory Alloy，SMA）作为一种智能材料，其温度相变和振声特性使之具有优良的改变复合材料结构特性的能力，其在噪声振动控制方面表现出良好的应用前景。因此，为应对新型主动声呐，本文将SMA引入传统覆盖层，提出一种含SMA的复合声学覆盖层新构型，并开展SMA复合覆盖层理论建模与吸声特性分析研究。本文主要研究内容如下： （1）通过均匀化思想构建 SMA与橡胶复合材料的均匀化物理模型，基于桥联模型推导出宏观力学参数表达式。在此基础上，利用传递函数法获得单层级SMA声学覆盖层的声阻抗特性及吸声特性。 （2）结合固体声传播理论建立多层级覆盖层的全局广义传递矩阵，提出面向横观各向同性覆盖层的全局吸声特性理论解析法。通过仿真对理论解析法进行准确性验证，而后开展新型覆盖层吸声特性的有效性分析。继而，探究基材橡胶的材料和几何参数对覆盖层吸声性能的影响规律。 （3）考虑水下环境因素对 SMA复合声学覆盖层吸声性能的影响，分析静水压力和声波入射角对覆盖层吸声的影响规律。基于 SMA 马氏体-奥氏体相变特性，探究SMA的杨氏模量、损耗因子及体积分数对覆盖层吸声性能的影响规律。 （4）为验证 SMA复合覆盖层所建立的理论解析模型的准确性与可靠性，制备水声阻抗管实验测试样件，并利用双通道传递函数水声声管测试验证所设计的SMA复合覆盖层的吸声性能。 结果表明，针对横观各向同性SMA覆盖层的吸声特性而提出的理论解析法在全频段内的预测结果与仿真和实验具有较高的吻合度，所提出的新型SMA复合覆盖层能有效提高覆盖层低频吸声性能。
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