手性結(jié)構(gòu)覆蓋層的水下隔聲抑振機理研究

本項目提出利用手性材料結(jié)構(gòu)覆蓋層新敷設(shè)于艦艇濕表面，以抑制艦艇機械噪聲向水中輻射。在明確艦船加筋板結(jié)構(gòu)的聲輻射機理基礎(chǔ)上，重點研究手性材料結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)變形、周期禁帶、阻尼效應(yīng)對水下聲輻射的隔離機理，同時研究阻抗失配、負泊松比效應(yīng)在覆蓋層抗沖方面的應(yīng)用，為艦艇抗沖擊和聲隱身提供新概念、新思想和新方法。 建立了加筋板結(jié)構(gòu)的聲振耦合模型，分析了加筋板結(jié)構(gòu)的聲輻射特性，明確了加筋板結(jié)構(gòu)的聲輻射機理，由于加筋板某些模態(tài)存在不可抵消的體積速度，造成其聲輻射效率高。 建立了敷設(shè)和不敷設(shè)手性覆蓋層加筋板的聲振耦合輻射模型，分析了手性覆蓋層的協(xié)調(diào)變形聲輻射抑制機理。手性覆蓋層內(nèi)部節(jié)點的旋轉(zhuǎn)變形使覆蓋層濕表面的法向振速分布具有低聲輻射效率而降低輻射噪聲?；谥芷诮Y(jié)構(gòu)理論，研究了周期手性結(jié)構(gòu)覆蓋層的禁帶特性在振動隔離和結(jié)構(gòu)聲輻射抑制方面的應(yīng)用。并通過添加局域共振子的周期手性結(jié)構(gòu)覆蓋層來增強低頻及禁帶區(qū)域上的振動衰減、抑聲能力。研究了覆蓋層的粘彈性阻尼性能與構(gòu)型之間的關(guān)系，結(jié)果表明菱形排列手性多孔覆蓋層在低頻區(qū)域上具有較好的聲輻射抑制作用。 綜合考慮聲振傳遞特性和耐壓性能，對手性覆蓋層的幾何參數(shù)、構(gòu)型進行了優(yōu)化，提出了梯度手性結(jié)構(gòu)覆蓋層以增強其在寬頻帶的振動聲輻射抑制能力。 制作了橡膠材料手性覆蓋層，進行了聲管中的隔聲實驗、空氣中的振動和聲輻射抑制實驗、水池中敷設(shè)于加筋板結(jié)構(gòu)時的水下聲輻射抑制實驗。驗證了所提出的機理，證實了手性多孔覆蓋層的聲輻射抑制性能。

本項目提出的手性材料結(jié)構(gòu)覆蓋層新概念是一種敷設(shè)于艦艇濕表面的新型覆蓋層，用于抑制艦艇機械噪聲向水中輻射。項目重點研究在流固耦合條件下手性材料結(jié)構(gòu)的阻抗失配特性、負泊松比材料特性、波形轉(zhuǎn)化特性和周期結(jié)構(gòu)禁帶特性的抑振隔聲機制，從介觀和宏觀上揭示其在機械激勵下板殼振動噪聲與手性結(jié)構(gòu)覆蓋層的相互作用機制，手性結(jié)構(gòu)覆蓋層的水下聲輻射特性和對殼體水下聲輻射的隔離機理；尋找水下高效隔聲耐壓的拓撲結(jié)構(gòu)和定量計算方法，為艦艇抗沖擊和聲隱身提供新概念、新思想和新方法。

本項目圍繞探索生物催化制備手性導(dǎo)電聚苯胺的反應(yīng)機理這一內(nèi)容，開展了血紅蛋白催化手性導(dǎo)電聚苯胺的合成研究。首先通過對DBSA/環(huán)己烷/水反相膠束體系、DBSA/CTAB復(fù)配體系等不同反應(yīng)體系的研究，建立了血紅蛋白催化手性導(dǎo)電聚苯胺形成的條件。其次研究了血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與手性導(dǎo)電聚苯胺形成之間的關(guān)系。研究結(jié)果顯示：在沒有其他手性誘導(dǎo)劑存在的情況下，血紅蛋白能夠直接誘導(dǎo)手性聚苯胺的合成，此反應(yīng)在血紅蛋白失活或者固定化條件下仍然能夠進行。甚至運用普通的牛血清白蛋白和從血紅蛋白中拆分出來的珠蛋白也能夠誘導(dǎo)手性聚苯胺的合成。通過上述實驗可得到結(jié)論：包括血紅蛋白在內(nèi)的蛋白質(zhì)都能夠誘導(dǎo)手性聚苯胺的形成，其根本原因是構(gòu)成蛋白質(zhì)的具有手性的氨基酸誘導(dǎo)而產(chǎn)生的，與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化沒有關(guān)系。本研究首次揭示了蛋白誘導(dǎo)手性導(dǎo)電聚苯胺合成的反應(yīng)機理，為手性導(dǎo)電聚苯胺的綠色合成奠定了良好的基礎(chǔ)。

本項目圍繞探索生物催化制備手性導(dǎo)電聚苯胺的反應(yīng)機理這一內(nèi)容，開展血紅蛋白催化手性導(dǎo)電聚苯胺的合成研究。通過研究血紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)變化、其輔基和蛋白部分的作用、氨基酸的結(jié)構(gòu)變化以及血紅蛋白的活性和動力學(xué)性質(zhì)變化對于手性導(dǎo)電聚苯胺合成的影響，尋找血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與手性導(dǎo)電聚苯胺形成之間的關(guān)系，得到生物分子催化合成手性導(dǎo)電聚苯胺形成的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和規(guī)律。

傳統(tǒng)的齒輪傳動主動抑振方法會帶來制造成本大幅提高等問題，同時齒輪的時變嚙合剛度引起的沖擊等因素?zé)o法消除。顆粒阻尼抑振技術(shù)具有減振效果顯著、耐高溫、對原結(jié)構(gòu)改動小等優(yōu)點，是振動控制領(lǐng)域最新出現(xiàn)的一種被動抑振技術(shù)。將顆粒阻尼被動抑振技術(shù)應(yīng)用到齒輪傳動中能有效降低齒輪嚙合時的振動和噪音，特別適用于齒輪傳動系統(tǒng)高溫、油潤滑的惡劣環(huán)境。.本申請采取數(shù)值仿真計算、理論分析和實驗研究相結(jié)合的方法，通過建立符合齒輪副空腔內(nèi)離心場實際邊界條件的顆粒離散元接觸模型，從理論上揭示在齒輪輪轂和腹板結(jié)構(gòu)空腔內(nèi)，離心場中顆粒的非彈性碰撞和摩擦阻尼機理，確定離心場對采用顆粒阻尼技術(shù)的齒輪系統(tǒng)固有頻率等模態(tài)參數(shù)的作用規(guī)律，分析對阻尼耗能影響強烈的因素對不同參數(shù)的齒輪傳動抑振特性的影響規(guī)律，為齒輪傳動抑振的應(yīng)用提供確切的理論依據(jù)和設(shè)計準則。