Page 168 - 《应用声学》2025年第3期

702 2025 年 5 月

[−45 /45 / − 45 ]、[0 /90 /0 ]。 10 90°
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120° 60°
0

z -10
150°
-20 30°
y
ᄬಖूए/dB -30 180° 0°
 -40
ϕ
-50
x -40
-30
-20 330°
图 15 材料主轴与坐标系呈夹角示意图 210°
-10
Fig. 15 Schematic diagram of the angle between 0 0° ᩔࡏ
30° ᩔࡏ
the material main axis and the coordinate system 10 240° 300° 45° ᩔࡏ
270°
90° ᩔࡏ
从图 16 中可以看出，在 1 kHz 时，铺层角度的 (a) 1 kHz
影响较小，声波在 45 、135 、225 和315 斜入射时， 10 90°
◦
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◦
◦
120° 60°
目标强度出现降低的小尖峰；在5 kHz 时，铺层角度 0
的影响较大，夹层复合材料十字舵的目标强度之间 -10
-20 150° 30°
的差距也较大，随着各层之间的铺层角度增大，夹
层复合材料十字舵的目标强度随之减小；在10 kHz -40
-50
时，0 铺层、30 铺层和 45 铺层之间的差异较小， ᄬಖूए/dB -30 180° 0°
◦
◦
◦
-40
90 铺层的目标强度依旧最小，铺层角度的变化与 -30
◦
复合材料夹芯层结构的固有频率相关。 -20 210° 330°
-10
0 0° ᩔࡏ
5 结论 300° 30° ᩔࡏ
10 240° 45° ᩔࡏ
270°
90° ᩔࡏ
本文首先推导了复合材料夹芯层结构的传递 (b) 5 kHz
矩阵，求解出反射系数，将其导入到曲面板块元中，
10 90°
通过与有限元仿真结果对比，验证了本文方法的正 120° 60°
0
确性。其次，依据本文方法，将复合材料夹芯层结构 -10
150° 30°
十字舵的目标强度与钢质十字舵的目标强度进行 -20
对比，分析了复合材料夹芯层结构的吸声效果，随 -40
后，讨论了在 1 kHz、5 kHz 和 10 kHz 条件下，泊松 ᄬಖूए/dB -30 180° 0°
-50
比的取值精度和芯层的弹性模量与密度、各层的铺 -40
-30
层角度等因素对复合材料夹芯层结构十字舵的目 -20
210° 330°
标强度影响，通过分析，得出如下结论： -10
0 0° ᩔࡏ
(1) 与传统有限元方法对比结果表明，采用多 300° 30° ᩔࡏ
10 240° 45° ᩔࡏ
层复合材料的传递矩阵法与曲面板块元相结合的 270° 90° ᩔࡏ
(c) 10 kHz
声散射预报方法，能够实现水下复杂复合材料夹
芯层壳体目标的声散射特性快速预报，减少了计算 图 16 不同铺层角度的目标强度对比
时间。 Fig. 16 Comparison of target strengths for differ-
(2) 十字舵几何模型呈严格旋转对称结构，其 ent ply orientations
声散射特性预报结果表明，在目标强度指向性曲线
中呈现出相同旋转对称的分布规律。 目标强度。本文计算表明，泊松比取小数点后三位，
(3) 对于夹芯层等多层复合材料结构，若各层 比仅取小数点后两位，目标强度在 1 kHz 和 5 kHz
材料均取相同精度的泊松比，一般不影响其反射、透 时，分别平均降低了 7.37 dB、5.59 dB，须引起高度
射估计方法的论证，但各层材料泊松比的取值精度， 关注和重视。计算、分析多层复合材料结构声散射
却十分明显地影响多层复合材料结构的声散射和 和目标强度，泊松比应取小数点后三位以上。