裂纹长度对泡桐木材声学振动性能的影响

作者：万珂; 周静; 张艺馨; 张海洋; 刘镇波^*; 陈文帅^*

来源：林业工程学报, 2023, 8(05): 55-62.

DOI：10.13360/j.issn.2096-1359.202212020

• 裂纹
• 泡桐木材
• 声学振动性能
• 振动频谱
• 木制乐器

乐器音板易出现裂纹，而裂纹会对音板的声学振动性能产生影响。本研究以泡桐木材为对象，人工预制了不同位置、不同长度的裂纹，利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪对裂纹长度为0～4/8L的端部、中部裂纹的泡桐木材声学振动性能进行检测。发现端部裂纹振动频谱一阶频率不随裂纹长度变化而变化，但高频部分随裂纹出现会出现双峰，且裂纹长度越大，对高频部分影响越大。中部裂纹对振动频谱无明显影响。二至五阶的比动弹性模量(E/ρ)和声辐射品质常数(R)、一至五阶的声阻抗(ω)和动弹性模量与动态刚性模量之比(E/G)以及损耗角正切(tan δ)与端部裂纹长度呈显著的线性相关，一阶的E/ρ和R与端部裂纹长度的相关性较弱。当端部裂纹长度为1/8L时，一阶的E/ρ、R、ω,五阶的E/G以及tan δ几乎不产生变化；端部裂纹长度为4/8L时，四阶的E/ρ、R、ω,一阶的E/G以及tan δ变化率最大，分别为-3.0%,-1.3%,-1.7%,8.8%和24.3%。一至四阶的E/ρ和R、一至五阶的ω和E/G与中部裂纹长度呈显著的线性负相关。当中部裂纹长度为1/8L时，二阶的E/ρ和ω、三阶的E/G几乎不产生变化，中部裂纹长度为2/8L时，二阶的R几乎不产生变化。中部裂纹长度为3/8L时，一阶的E/ρ、R、E/G变化率最大，分别为-1.3%,-0.5%和-5.1%;中部裂纹长度为4/8L时，一阶ω变化率最大，但仅为-0.8%。tan δ与中部裂纹长度的关系不明显。结果表明：裂纹长度和泡桐木材声学振动性能有较强的规律性，端部、中部裂纹对泡桐木材声学振动性能有不同影响。

• 单位
  东北林业大学