泡沫铝(Aluminum Foam,AF)作为一种新兴的功能性材料,近年来得到了高度重视和快速发展。为了拓展泡沫铝在减振降噪领域的应用,本文以通孔泡沫铝为基体,向其内部孔洞填充聚氨酯粘弹性材料(Polyurethane,PU),得到了一种高性能泡沫铝材料——泡沫铝-聚氨酯复合材料(AF-PU复合材料),从吸声降噪和摩擦阻尼减振两个方向入手,研究其减振降噪性能。围绕AF-PU复合材料的吸声性能与阻尼特性,本文进行了一系列的试验研究、理论推导以及数值模拟,得到的相关结论如下:(1)对通孔泡沫铝及AF-PU复合材料共振吸声结构进行了吸声性能试验,分别研究了通孔泡沫铝的孔隙率、试样厚度和背腔厚度等因素对通孔泡沫铝吸声性能的影响,以及AF-PU复合材料的试样厚度、背腔厚度和穿孔率等因素对AF-PU复合材料共振结构吸声性能的影响。试验表明:增加试样厚度、背腔厚度和孔隙率,可以在一定程度上改善通孔泡沫铝的吸声性能。但是本试验所用的泡沫铝参数不适合用作中低频吸声。AF-PU复合材料共振吸声结构在共振频率周围具有优良的吸声性能。背腔厚度为20mm下,当试样厚度由10mm增加为30mm时,共振频率由470Hz减小到380Hz;在试样厚度为20mm下,当背腔厚度由20mm增加为60mm时,共振频率由470Hz减小到265Hz;在试样厚度和背腔厚度为20mm下,当穿孔率由3.2%增加为7.1%时,共振频率由470Hz增加到680Hz,峰值吸声系数由0.99减小为0.56。因此可见,随着试样厚度和背腔厚度的增大,共振频率往低频移动;随着穿孔率增大,共振频率增大,但是峰值吸声系数逐渐减小。(2)对AF-PU复合材料共振结构的吸声机理进行了分析,根据亥姆霍兹共振器原理推导了复合材料共振结构的共振频率公式,通过理论公式求解的共振频率与试验结果进行对比,验证了理论公式的正确性。对AF-PU复合材料共振吸声结构进行了有限元模拟,所得复合材料共振结构的共振频率与试验误差很小,最大的误差为8.58%,从而证明了理论和试验的准确性。在工程应用中,根据低穿孔率来保证高的峰值吸声系数,通过改变AF-PU复合材料厚度和背腔厚度来确定共振结构的共振频率。(3)制作了 AF-PU复合材料摩擦装置,对其摩擦性能进行了试验。发现AF-PU复合材料的摩擦滞回曲线对称饱满,具有优良的摩擦耗能特性,在5圈后,性能趋于稳定;随着循环次数的增加,曲线呈现内缩趋势,摩擦力变小,摩擦力稳定在5000N左右。提出了理想粘弹塑性模型,模型特性可以有效地描述AF-PU复合材料的摩擦机制:在小位移下,力与变形表现出很强的粘弹性;在中等位移下,表现出摩擦-粘弹性复合特性;在大位移下,单元的摩擦性能发挥出很大的优势,此时单元更多的显现出摩擦特性。(4)对AF-PU复合材料的摩擦滞回曲线进行了分析,发现AF-PU复合材料摩擦性能受加载频率影响较小,这是因为摩擦机制占主要影响作用;加载幅值对复合材料摩擦耗能影响比较大,耗能量、等效阻尼比随着幅值增大而增大;由于摩擦装置的缺陷,在振动过程中会出现高强螺栓松动的现象,因而导致耗能量随着循环次数增加而降低,但试验数据表明,等效阻尼比降低幅度比较小,处于可控范围内。根据AF-PU复合材料良好的摩擦性能,提出其在车轮阻尼环上的应用。对理想粘弹塑性模型进行理论求解,发现阻尼和摩擦对降低振动响应具有很大的作用,同时存在一个最佳等效阻尼系数和滑动摩擦力。