文档介绍：博士学位论文
高强水泥基复合材料雷达波吸收性能研究
RESEARCH ON PROPERTIES OF RADAR
WAVE ABSORPTION OF CEMENT-BASED
COMPOSITE MATERIALS
国爱丽
哈尔滨工业大学
2009年12月
国内图书分类号:TU502 学校代码:10213
国际图书分类号:624 密级:公开
工学博士学位论文
高强水泥基复合材料雷达波吸收性能研究
博士研究生: 国爱丽
导师: 巴恒静教授
申请学位: 工学博士
学科: 结构工程
所在单位: 土木工程学院
答辩日期: 2009 年 12 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:TU502
.:624
Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering
RESEARCH ON PROPERTIES OF RADAR
WAVE ABSORPTION OF CEMENT-BASED
COMPOSITE MATERIALS
Candidate: GUO Aili
Supervisor: Prof. BA Hengjing
Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering
Speciality: Structural Engineering
Affiliation: School of Civil Engineering
Date of Defence: December,2009
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
雷达探测技术的进步,促使军事领域对高质、宽频且低成本的雷达吸波材
料的需求不断增加。军事掩体、公路、大桥等建筑为重点的军事防护对象,采
用高强、价格低廉的水泥基复合吸波材料,使上述建筑对雷达隐身,对军事防
护工程具有重要意义。为此,本文从材料的电磁性能、微观结构、理论计算及
结构设计等方面开展了对高强水泥基复合吸波材料的研究。
针对目前水泥基复合吸波材料强度较低的情况,本文首先研制了剔除粗骨
料的高强水泥基材料。以紧密堆积理论计算为基础,结合力学性能试验,确定
高强水泥基材料的基本配合比并成型试件。采用四电极法测量试件电阻率,得
到该材料导电性属于半导体的范围。为掌握该水泥基材料对雷达波反射率的基
本规律,分别研究了不同水胶比、厚度对试件的雷达波(2~18GHz)反射率的
影响。结果得到:水胶比改变,对材料雷达波反射率的影响不大;厚度增加,
材料雷达波反射率降低。为更深入了解水泥基材料吸波原理,根据水泥基材料
的电磁参数,采用单层吸波材料雷达波反射率公式,模拟不同厚度水泥基材料
的吸波性能并与实测值进行对比。
采用电损耗吸波材料(如超细钢纤维、石墨)和磁损耗吸波材料(如铁氧
体)分别与水泥基材复合,研究各种吸波材料的掺量和厚度对水泥基复合材料
雷达波吸收性能的影响。试验表明:电损耗吸波材料有利于提高水泥基材高频
段吸波性能,磁损耗材料有利于改善水泥基材料低频段吸波性能,但水泥基复
合材料存在厚度和阻抗相匹配的问题。为进一步明确水泥基复合材料的吸波机
理,通过预设水泥基复合材料在 S~Ku(2~18GHz)的全频段内吸波值,进行优
化水泥基复合材料电磁参数的计算。计算结果表明:吸波值越大,复合材料的
介电常数的虚部值与磁导率虚部值应越大,且电损耗角正切值与磁损耗角正切
值越接近。
通过分析谐振材料的吸波原理,选取适合掺入水泥基材,具有孔穴、空腔
结构的沸石粉、粉煤灰漂珠及闭孔珍珠岩(玻化微珠)作为谐振材料与水泥基
材复合,研究复合材料的雷达波吸收规律。在此基础上,采用石墨、铁氧体分
别与漂珠、珍珠岩以混掺和表面涂挂的方式复合,比较两种方法对水泥基材料
吸波性能的改善效果。结果得到:铁氧体涂挂珍珠岩的复合方式在 S~Ku
(2~18GHz)内均提高了水泥基复合材料的吸波性能,且-8dB 的频段宽达
14GHz。微观结构研究表明闭孔珍珠岩是连续釉化面与特殊蜂窝结构的相间分
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哈尔滨工业大学工学博士学位论文
布的类球型颗粒、内部含有