木材构造和声振性质关系的研究.pdfVIP

中文摘要 木材的声振特性，是指木材在冲击力或机械振动作用F所表现出的存木材中 传递应力波或在木材周围激发空气介质、传播振动的性质。研究内容涉及声响学、 物理学、材料力学等诸多学科。木材的声学特性在两个领域受到重视，一个领域 是乐器行业，另一个领域为建筑材料行业，特别是在木材作为音乐厅或房屋内翔{ 装饰材料应用的场合。作为-f]应用基础性研究，木材动态弹性模量和内耗的测 量对木材利用、木材改性、木材微观构造的研究、以及木材的无损检测等都具有 J以通 指导意义。自古以来人们都在进行这方面的探索，最近的研究文献表明，j 过对木材进行处理使其构造发生变化，从而改变其动态力学性质，实现对声学特 性的控制…。本论文iF是为此目标，选取6个常见且在构造上具有明显不同特征 的树种，探究其构造与声振特性的关系，同时还对木材试件在不同试验方法、条 件F的声振性质作了研究。 木材动弹性模量和内耗的测定方法很多，依测试原理不同，测量方法主要分 为“共振测量法”和“波速测量法”两类。其中，前者是根据测得的物体的共振 频率来确定其弹性常数的方法；而后者则是根据测得的物体传递弹性波的波速米 确定其弹性常数的方法。 本研究选取的6个树种木材是：针叶材；鱼鳞云杉(Picea v傩 jezoensis massoniana Lamb．)：环孔材：水曲柳(Fraxinus microsperma)，马尾松(Pinus mandshurica)，泡桐(Paulownia fortunei)；散孔材：I一69杨(poplusspp)，白 和纵波法)测试了试件的声振参数，所测定的木材声学特性参数包括动弹性模量 Ed、比动弹性模量E／p、声辐射品质常数R、对数衰减率in6、损耗角正切tan 6、声阻抗u等，并将动弹性模量和静弹性模量做比较分析；与此同时，还研究 了不同温度、湿度以及试件几何尺寸对动弹性模量的影响。试验重点测试了6 种木材的宏观构造特征、解剖分子形态特征；木材的宏观特征包括生长轮宽度、 晚材率(针叶材)：木材解剖分子形态特征则包括纤维长度、纤维宽度、双壁厚、 长宽比、壁腔比、导管比率(阔叶材)和微纤丝角等；木材物理特征包括木材密 度、纤维素结晶度；纤维素结晶度采用了X一射线衍射仪。在此基础上，奉文研 究了木材的各种宏、微观构造因子对声振特性的影响，并用主成分分析找山其t “I 鼗影响因子。 声振法与静态实验法比较具有测定时蚓短的特^。山于木材不是宛全弹性 1小，所以用测定时间长的静态实岭法求得的静弹性模量多少有一些糕性应变的成 分。向粘性应变可忽略不计的动杨氏模量一股较静杨氏模量大，但其差值一般很 小。此差值是山于弹性滞后和弹性厉效而』。生的，也受钊小材构造的影响。三种 z玑态试验测试和静态试验做比较，结果表明，i种动态试验测得的弹性常数均’j 静掸性模量具有很好的相关性，其中横向自山振动试验法精度最高且稳定，rq’重 复性强且操作简单快捷。因此木论文在分析构造特征与振动特性参数关系过程 。h主要采用横向自由振动法的测试结果进行分析。 彬掘试验数据，应用统计软件分析了构造特征对振动特性参数的影响，分析 了构造特征与振动特性参数的相互关系，从中不但可以发现相关参数之脚变化的 规律，还可以比较不同树种有关参数对声振特性影响的大小。在上述分析基础上 进“{：成分分析，通过降维方式简化数捌，从众多参数巾筛选出几个重要综合指 标，使它们尽可能反映原来指标的信息，并具有明确的专业含义。 通过刘‘6个树种木材振动特性参数与构造特征参数的研究，可以得到以下结 论： 1．针叶材的生长轮宽度、晚材率对木材振动特性有蕾要影响。生长轮宽度适宜、 晚材率高t叮以使木材具有较好的振动性质 2．尤论对于针阔叶材，木材密度对G／G和损耗角讵切之外的振动特性参数有很 大影响。 ：{ 对于针叶材与阔叶材均有：水材结晶度大小与木材动弹性模量、比动弹性模 量存在