重组竹方销对正交胶合木力学与声学特性的影响

为提升正交胶合木(CLT)的中低频隔声性能,设计了一种以重组竹方销为声散射体的二维声子晶体结构的CLT,探究对嵌入重组竹方销的杉木CLT力学和声学特性的影响。采用短梁剪切法,研究了跨中面外开孔的CLT短梁和嵌入重组竹方销的CLT短梁层间剪切强度、最大正应力和静态韧性系数;采用阻抗管测试法,研究了周期性排布的重组竹方销对CLT隔声量的影响规律。短梁剪切试验表明:与未开孔CLT相比,开孔使CLT的层间剪切强度下降了13.0%~16.5%;与开孔CLT相比,方孔中嵌入重组竹方销可使开孔CLT的层间剪切强度提升8.5%~12.7%,从而与未开孔CLT的层间剪切强度差异不显著,其最大正应力分别与开孔和未开孔的CLT最大正应力差异不显著,为24.52~29.45 MPa;方孔中嵌入重组竹方销的CLT在静态韧性系数上相比未开孔的CLT上升了13.9%~19.1%。隔声量测试结果表明:嵌入重组竹方销的CLT属局域共振型声子晶体结构,在1 400 Hz出现吻合效应的隔声量谷值约33.41 dB;以重组竹方销为声散射体的二维声子晶体结构随重组竹方销边长的增加,提高了CLT的密度和中低频的隔声量,其中,600 Hz以下的隔声量可提升约20.22%。在不改变CLT厚度、密度增量小于20%且力学性能差异不显著的前提下,以重组竹方销增强CLT隔声性能是可行的。