木质材料隔声性能研究

运用隔声材料阻隔声波传播,是控制室内噪声的主要手段。在研究木材、木质人造板以及木塑复合材料隔声性能的基础上,对木质隔墙及木质门的隔声性能进行了分析,对未来的隔声性能研究提出建议。

穿孔率对木质穿孔板吸声性能的影响

木质穿孔板具备良好的吸声特性,可用于控制噪声和优化室内声环境,且具有一定的强度和尺寸稳定性,已被广泛用做装饰材料。以中密度纤维板(MDF)为基材,利用阻抗管传递函数法测试穿孔率分别为0、3.14%、4.91%和7.07%的木质穿孔板吸声性能,测试时板后空腔为50 mm,分析穿孔率变化对木质穿孔板吸声特性各指标的影响规律,结果表明:随着穿孔率的增加,木质穿孔板的吸声系数峰值有所下降,吸声频带增宽,共振频率往高频方向移动。试验研究得出木质穿孔板的吸声规律与穿孔率的关系,为穿孔板的加工、应用及今后的进一步研究提供了一定的理论支撑。

基于近红外光谱与BP神经网络预测落叶松木屑的含水率

利用近红外光谱(NIR)技术结合BP神经网络定量预测了落叶松木屑的含水率。首先对采集的落叶松木屑原始近红外光谱进行9点平滑及多元散射校正预处理,然后利用主成分分析法提取光谱数据主成分作为BP神经网络的输入,最后建立BP神经网络预测模型并采用交叉验证法对模型进行验证。所建模型校正集的相关系数R为0.98,校正集的均方根误差RMSEC为0.001 7;预测集的相关系数R为0.99,预测集的均方根误差RMSEP为0.001 5。研究表明,此方法可以实现对落叶松木屑含水率的快速预测。

中密度纤维板/橡胶阻尼层状夹心复合材料的力学与隔声性能

将中密度纤维板与橡胶材料层合制备成层状夹心复合材料,并优化其制备工艺。结果表明:涂胶量对复合材料的弹性模量(MOE)、弯曲强度(MOR)、内结合强度(IB)具有极显著影响,热压压力对MOE、MOR影响极显著、对IB影响较小;热压时间对MOE、MOR的影响显著。随着涂胶量增加,复合材料的隔声性能提高;热压压力过大将导致橡胶厚度变薄,隔声性能降低。优化工艺条件下得到的层状夹心复合材料的隔声性能优于同等厚度MDF。

腐朽木材的吸声性能

【目的】分析腐朽木材吸声性能与腐朽程度之间的关系,为腐朽木材的利用提供新思路。【方法】采用阻抗管法比较不同腐朽程度杨木（横切面）与正常材的法向吸声系数大小,并借助扫描电镜和压汞仪分析不同腐朽程度杨木木材孔隙的变化情况,解释其吸声性能提高的机制。【结果】3种不同腐朽程度杨木木材的平均吸声系数分别为0.35,0.27和0.24,随着腐朽程度增加,其平均吸声系数提高。不同腐朽程度杨木木材的最大吸声系数分别为0.58（1 600 Hz）,0.45（3 150 Hz）和0.43（4 000 Hz）,随着腐朽程度增加,吸收峰值增大并向低频方向移动。腐朽杨木木材的微观结构表明：腐朽木材细胞壁上纹孔膜被分解,闭塞纹孔重新打开,木射线等薄壁细胞被分解,甚至厚壁细胞壁也形成细小的裂纹。闭塞纹孔重新打开以及细胞壁上细小的裂纹增加了木材内部孔隙率和孔隙之间的连通性,当声波入射到腐朽木材表面时,大量的声波可以沿着这些细小的孔隙进入木材内部,木材的吸声性能提高。压汞仪测试结果表明：密度为0.23 g·cm-3的腐朽杨木木材与正常材相比,313-2 513 nm范围内的孔隙腐朽木材比正常材多1.25 m L·g-1,并且9 535-45 290 nm范围内的孔隙,腐朽木材也比正常材多,但差异不明显,密度为0.23 g·cm-3的腐朽杨木木材孔隙率提高24%,内部孔隙比表面积是正常材的3倍。腐朽木材与正常材相比,孔隙差距主要集中在几百纳米到几微米范围内,而这些小孔隙的增加导致木材的连通性提高,使更多的声波可以传入木材内部,声波通过木材内部孔隙时,由于黏性阻力声能转换为热能。小孔隙的增加导致木材内表面积增加,木材内部空气与细胞壁的接触增多,导致声波与细胞壁之间的黏性损耗增加,木材吸声性能提高。【结论】由于微生物的分解作用,木材内部形成许多微小孔隙,导致木材的孔隙率提高,木材内部孔隙比表面积增加,使得更多的声波可以进入木材内部,声波与细胞壁之间的黏性损耗增加,木材的吸声性能提高。

木质阻尼复合结构隔声性能的研究现状

利用木质复合材料作为室内隔声材料,是控制室内噪声的重要手段。与钢质板材料的隔声性能相比较,木质材料的隔声性能较差。然而隔声性能好的高分子阻尼材料由于刚度较低不能单独使用,因此将木质材料与高分子阻尼材料复合制成层合复合材料,研究结果表明:通过提高木质和阻尼材料的厚度、密度或者改变木质板材与阻尼层合的层数,均可以提高复合材料的隔声性能,这种材料被应用在木质门、木质墙等室内装修中,是未来的一个发展方向。

穿孔中密度纤维板的吸声性能

为了给穿孔中密度纤维板（MDF）的设计、加工及应用提供依据,采用阻抗管传递函数法,测试分析板厚、孔径、穿孔率和板后空腔深度对其吸声性能的影响。结果表明：穿孔MDF的吸声性能受板厚、孔径、穿孔率和板后空腔深度的共同影响,按优化工艺参数（板厚15mm,孔径3mm,穿孔率3.14%~4.91%,空腔深度50mm）,穿孔MDF的吸声系数峰值可超过0.6。

木质阻尼多层复合结构设计对隔声性能的影响

在不改变板材厚度和面密度的前提下,通过优化木质阻尼多层复合材料的橡胶层数、结构的对称性、阻尼结构参数,提高木质阻尼多层复合材料的隔声性能。利用小混响室-消声箱法和DMA测试结构的隔声性能以及损耗因子。结果表明:在低频和高频范围内,非对称结构的隔声性能优于对称结构。非对称结构在共振频率的隔声量比对称结构的高4 d B,损耗因子几乎不变。随着橡胶层数增加复合材料的隔声性能增加,计权隔声量增加61%。橡胶层数的增加,抑制了复合材料共振现象,提高了共振频率处的隔声量。损耗因子从0.05增加到0.61,有效地抑制复合材料的吻合效应,使得复合材料的临界频率向高频移动。阻尼结构为自由阻尼结构的计权隔声量为27 d B,约束阻尼结构的计权隔声量为32 d B,提高了18.5%。在共振频率处,约束阻尼结构的隔声量大于自由阻尼结构。约束阻尼结构的损耗因子大于自由阻尼结构,损耗因子越大,可以有效地抑制吻合效应,提高隔声量。

木质穿孔板的研究现状及发展趋势

木质穿孔板是具有良好吸音和装饰效果的声学材料,在生产和生活中有着重要的价值和意义。笔者详细阐述了木质穿孔板的吸声原理、吸声系数测试方法,分析当前国内外研究现状,并指出存在的问题,同时提出了木质穿孔板的发展方向和趋势,以促进我国木质穿孔板产业的健康发展。

木质阻尼复合材料的隔声性能

【目的】将单层木质材料与高分子阻尼材料多层复合,通过优化材料参数,获得一种质轻、厚度薄、隔声性能较佳的新型隔声复合材料,为木质阻尼复合材料声学性能研究提供新思路。【方法】将中密度纤维板(MDF)与橡胶材料(R)在热压温度100℃、热压压力3 MPa、热压时间10 min、涂胶量64 g·m-2的工艺条件下复合,制备的复合材料的弹性模量(MOE)为3 490 MPa,弯曲强度(MOR)为30.9 MPa,内结合强度为1.24 MPa,在减少涂胶量和提高生产效率的基础上,满足复合材料使用的力学性能。采用全因子试验,利用阻抗管测试复合材料的隔声性能,探讨MDF和R厚度及密度对其隔声性能的影响规律。借助SPSS软件分析材料参数对其隔声性能影响的显著性和相关性,确定每个参数对隔声性能的影响规律。【结果】MDF厚度对复合材料的隔声性能具有显著影响,MDF厚度从3 mm增加到5 mm,其计权隔声量增加5 d B。在低频段,复合材料受自身劲度控制,其隔声性能受面密度和阻尼性能的影响非常小。MDF厚度增加,刚度增加,板材抵抗弯曲变形的能力增强。随着MDF厚度增加,面密度增加,受相同频率入射声波激发引起的振动速度越小,隔声量越大。阻尼比从0.176增加到0.258,增加了31.8%,复合材料阻尼性能增加,使得吻合谷变浅隔声量增加。R厚度对复合材料隔声性能的影响呈较强的正相关,相关系数为0.979,随着R厚度从0.8 mm增加到2 mm,其计权隔声量增加了7 d B。在低频段为劲度控制区,隔声性能主要受刚度控制,刚度越大,复合材料的隔声曲线斜率较大,增加幅度越大。随着入射声频提高,越过劲度控制区,共振影响逐渐消失,进入质量控制区。随着面密度增加,复合材料的隔声性能增加。到达高频时,隔声性能主要受阻尼性能控制。复合材料的阻尼比从0.065增加到0.201,阻尼比越大,复合材料的阻尼性能越好。随着复合材料的阻尼性能提高,抑制了板材共振,提高了共振频率处的隔声量;使得临界频率向高频移动,抑制了吻合效应。R密度增加,复合材料的计权隔声量从36 d B提高到37 d B,隔声性能增加不明显,R密度增加对材料的隔声性能影响不显著。【结论】中密度纤维板(MDF)与橡胶材料(R)的厚度对复合材料的隔声性能影响较大,R密度对复合材料的隔声性能几乎无影响。MDF和R厚度及密度过大或过小,都不利于复合材料隔声性能的提高。通过分析材料参数对其隔声性能的影响规律,最终确定MDF厚度2 mm,R厚度2 mm,R密度2.3 g·cm-3,在此条件下木质阻尼复合材料的隔声性能较优。

钢筋混凝土-木混合结构中的节点连接技术研究进展

在钢筋混凝土-木混合结构中,木材与混凝土之间的节点连接可靠性关系到结构稳定性。介绍了混合结构节点连接的力学性能要求,并分析不同国家与地区对混凝土-木混合结构的节点设计要求。介绍现有的节点连接技术及其性能与优化应用。通过深入研究并规范混合结构节点设计标准,可为我国钢筋混凝土-木混合结构的设计与发展提供科学参考。