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《北京交通大学》 2007年
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频率选择表面吸波复合材料和结构的有限元分析及设计

杨悦  
【摘要】: 随着计算机的发展,有限元法成为一种设计研究含频率选择表面吸波复合材料的有效方法,其计算结果对设计有很强的指导性,并可以优化和改进实验数据,进而设计出“薄、轻、宽、强”的隐身材料,节约大量实验成本,最终应用于工程实际中。本文将频率选择表面(电路模拟结构)引入到吸波复合材料的设计中,首先从理论上分析了影响复合材料性能的因素,再通过有限元法计算研究了感性频率选择表面的结构尺寸、电磁参数、厚度、层数和级联等因素对吸波复合材料吸波性能的影响,并对超材料用于频率选择表面进行了探索。在此基础上综合考虑并调整各种因素,设计出具有较大吸波率和较大带宽的合格隐身材料。此外,根据一种实用工程吸波复合材料的实验结果,进行大量计算,反推出此复合材料的电磁参数,继而给出改善吸波性能的建议。最后,本文用有限元法计算出含吸波复合材料圆筒壳结构的力学特性并给出静力和动力结果。 研究结果表明:将频率选择表面加入吸波复合材料中可以增大合格吸波带宽和峰值,改善峰值频率;用半导体纳米金属代替普通金属构成频率选择表面可以具有更多的可调节参数,通过调节各种参数,可以设计出性能更优越的吸波复合材料;在频率选择表面的介质层应用超材料可以增加复合材料的吸波峰值;从吸波复合材料结构的静力学和动力学分析结果得出,第一阶振型位移很小,可以忽略,对工程上有意义的是后几阶振型,联系结构的实际情况,可以通过对计算结果的分析进行优化设计。本文的研究工作对设计吸波复合材料及结构具有重要的指导意义。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM25

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