桦木单板−金属铜网复合材料声学振动性能研究

摘要

【目的】传统实木乐器音板的选材和用材都十分严格,然而当下我国优质木材资源紧缺,资源需求压力较大,开发可用作乐器音板的复合材料是缓解木材需求压力的有效途径。【方法】试验制备了双层、5层桦木单板分别与金属铜网复合的两种厚度复合材料。在分析复合材料尺寸稳定性的基础上,利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪测试其声学振动性能,研究桦木单板铺装方向、金属铜网添加位置与添加层数对声学振动性能的影响,并采用综合评分法比较了复合材料与西加云杉的声学性能。【结果】加入金属网后制备的双层、5层桦木单板复合材料的抗湿胀系数最高分别为80.00%与88.09%,胶合界面的增加提升了复合材料的抗湿胀系数。桦木单板铺装方向影响复合材料的E/E值,以单板纹理平行L R铺装的双层单板复合材料E/E值为29.09,以单板纹理交错铺装的双层单板复合材料E/E值为0.99。加入2层金属L R L R铜网的5层复合材料,具有接近西加云杉的振动效率品质和更为优秀的音色,其抗湿涨系数平均值达到87.61%、纵向比动弹性模量达到20.20 GPa、声辐射品质常数达到6.13 m/(Pa·s3)、声阻抗为3.29 Pa·s/m、E/G值达到29.63。【结论】通过与西加云杉木材的比较表明,复合材料的声学振动性能基本能达到一般乐器的要求,并且具有良好的尺寸稳定性,是传统实木音板的良好替代材料。