Акустические свойства материалов: Акустические материалы: виды и свойства

Содержание

Теплоизоляционные и акустические свойства — Материаловедение для каменщиков

Теплоизоляционные и акустические свойства

Теплоизоляционные свойства. Теплопроводностью называется способность материала передавать через свою толщу тепловой поток

Показатель теплопроводности — коэффициент теплопроводности, обозначаемый буквой, очень важен для материалов, используемых при устройстве ограждающих конструкций (наружных стен, верхних перекрытий, полов нижнего этажа и т. д.), и в особенности для теплоизоляционных материалов, которые предохраняют помещения от потерь тепла и реже- холодного воздуха (например, в холодильных камерах).

Коэффициентом теплопроводности называется количество тепла (в ккал), проходящее через материал толщиной 1 м, площадью 1 м2 при разности температур на двух его противоположных поверхностях в 1° в течение 1 часа.

Величина коэффициента теплопроводности зависит главным образом от пористости, влажности и структуры (строения) материала.

В сухом пористом материале тепло проходит через твердый остов, образованный веществом, из которого состоит материал, и через поры, заполненные воздухом. Так как теплопроводность воздуха очень низка (Я = 0,02), он оказывает большое-сопротивление тепловому потоку. Поэтому, чем больше пористость материала, тем меньше коэффициент его теплопроводности и наоборот.

Теплопроводность материалов резко повышается при их. увлажнении; часть воздуха из пор вытесняется водой, коэффициент теплопроводности которой в 25 раз больше, чем у воздуха, и равен 0,5.

Рис. 1. График зависимости коэффициента теплопроводности материала-от его объемного веса

Строение материала оказывает существенное влияние на его теплопроводность. Если материал имеет волокнистое строение, то коэффициент его теплопроводности зависит от направления потока тепла по отношению к волокнам. Например, у древесины, волокна которой вытянуты вдоль оси ствола, коэффициент теплопроводности вдоль волокон — 0,3, а поперек волокон — 0,15.

Теплопроводность материала зависит также от величины и характера пор. Мелкопористые материалы менее теплопроводны, чем крупнопористые, даже если их пористость (в процентах) одинакова. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами.

Приближенно коэффициент теплопроводности материалов можно определять по объемному весу. График (рис. 1) дает не совсем точную величину К, так как он построен без учета структуры материала, характера пористости и пр. Точные значения коэффициента теплопроводности определяют опытным путем на специальных приборах.

Теплоемкостью называется способность материала поглощать определенное количество тепла при нагревании и отдавать его при охлаждении.

Показателем теплоемкости материалов является коэффициент теплоемкости, определяющий количество тепла (в ккал), которое необходимо затратить, чтобы нагреть 1 кг материала на 1°.

Каменные материалы имеют коэффициент теплоемкости от 0,18 до 0,22; лесные материалы от 0,57 до 0,65; сталь 0,11. Коэффициент теплоемкости воды 1,0 (самый большой), поэтому с увеличением влажности материалов их теплоемкость повышается.

Акустические свойства. Звукопоглощение — это способность материала поглощать звук. Степень поглощения звука различными материалами характеризуется коэффициентом звукопоглощения, за единицу которого условно принимают поглощение звука 1 м2 открытого окна.

Звукопоглощение материала зависит от его структуры. Материалы с сообщающимися открытыми крупными порами лучше поглощают звук, чем мелкопористые с замкнутыми порами.

К группе звукоизоляционных материалов относят те, которые имеют коэффициент звукопоглощения 0,25 и менее при частоте звука 512 герц.

Звукопроницаемость — способность материала пропускать через свою толщу звук. Строителей больше интересует звукоизоляционные свойства материала, выражаемые в децибелах. Оценкой этих свойств принято считать разность уровней громкости звука с обеих сторон ограждения, измеряемых в фонах. Например, если уровень громкости уличного шу-а составляет 80 фонов. Материалы с пористой структурой, как правило, обладают высокими звукоизоляционными свойствами. К таким материалам относятся теплоизоляционные и так называемые акустические материалы.

Читать далее:
Общие сведения о железобетоне
Асбестоцементные изделия
Изделия на основе гипса
Тяжелые бетоны специального назначения
Искусственные каменные материалы и изделия на основе вяжущих веществ
Битуминозные кровельные и гидроизоляционные материалы

Асфальтовые и дегтевые растворы и бетоны
Дегти и пеки
Природные битумы
Битуминозные материалы

Металлы — Акустические свойства — Энциклопедия по машиностроению XXL

Чувствительность контроля настраивают по испытательным образцам, изготавливаемым из металла, по акустическим свойствам соответствующего контролируемому и не имеющего естественных дефектов. Контактная поверхность образца должна соответствовать конфигурации контактной поверхности контролируемого изделия, шероховатость ее не должна превышать / г = 80 мкм.

Высота образца должна быть равна толщине (диаметру) детали. Предельную чувствительность при контроле деталей определенной толщины устанавливают по зарубке (угловому отражателю), соответствующего испытательного образца так, чтобы амплитуда сигнала от нее на экране дефектоскопа была равной отсчетному уровню (например 20 мм). Размеры зарубки определены ТУ на контроль и равны 2Х 1,5 мм.
[c.89]
Испытательные образцы (рис. 52) изготовляют из металла, по акустическим свойствам соответствующего металлу [c.82]

Другим типом пластинчатых волн являются волны Лава, распространяющиеся в тонких слоях металла, граничащего с одной стороны с воздухом, с другой — с твердым материалом, резко отличающимся от металла по акустическим свойствам, например, металлический лист, наклеенный на пластмассу. [c.143]

Методика контроля наклонными РС-ПЭП практически мало отличается от традиционной методики с использованием совмещенных ПЭП. Для настройки чувствительности, установки рабочей зоны развертки, настройки глубиномера следует применять сварные СОП с акустическими свойства.ми, шероховатостью поверхности, шириной, толщиной и формой шва, практически тождественными этим параметрам штатных сварных соединений. В качестве контрольных отражателей применяют боковые, а также вертикальные отверстия, просверленные в металле сварного шва (рис. 6.49).

[c.352]

Металлы — Акустические свойства 3 — 276 [c.150]

Параметры контроля а—ж проверяют по стандартным образцам № 1—4 и испытательному образцу (рис. 5.27— 5.29). Испытательные образцы изготавливают из металла, соответствующего по акустическим свойствам металлу контролируемого сварного шва. [c.511]

Методика контроля наклонными РС-ПЭП практически мало отличается от традиционной методики с использованием совмещенных ПЭП. Для настройки чувствительности, установки рабочей зоны развертки, настройки глубиномера следует применять СОП обязательно со сварными швами, по своим акустическим свойствам, шероховатости поверхности, толщине и форме шва, ширине усиления шва практически тождественные штатным сварным соединениям.

В качестве контрольных отражателей применены боковые отверстия и вертикальное сверление, выполненные в металле сварного шва (рис. 7.58). [c.292]

Контроль продольными волнами следует проводить прямым лучом по возможности с четырех сторон. Контроль поперечными волнами можно проводить прямым и однократно отраженным лучами с двух сторон. Учитывая анизотропию акустических свойств металла швов, настройку чувствительности следует проводить так при контроле с двух (четырех) сторон определить значения амплитуд эхо-сигналов от боковых отверстий с каждой стороны и минимальное из них принять за браковочную. Настройку глубиномера и установку рабочей зоны экрана ЭЛТ также следует производить по боковым отверстиям с каждой стороны шва. Для того чтобы исключить возможные ошибки при определении положения дефекта

[c.292]

Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых колебаний отражаться от поверхности, разделяющей среды с разными акустическими свойствами.

Ультразвуковые колебания, возбуждаемые в кварцевых пластинах (щупах), пропускают через металл в виде отдельных импульсов. В промежутках между импульсами этот щуп (излучатель) используется в качестве приемника отраженного ультразвукового луча. [c.276]

Ультразвуковой метод контроля. Метод ультразвуковой дефек-скопии основан на способности ультразвуковых колебаний прямолинейно распространяться в металле и отражаться от границы раздела сред, имеющих разные акустические свойства. Методы ультразвукового контроля сварных соединений устанавливает ГОСТ 14782—76. [c.704]

Ультразвуковые волны способны отражаться от раздела двух сред, обладающих разными акустическими свойствами. Эта способность используется в дефектоскопии для обнаружения внутренних дефектов в металле, например для выявления в сварных швах непроваров, газовых пор, трещин и т. п.

[c.646]

Акустические свойства 6 — 81 Металлы — Анодно-механическая обработка 5 — 641 [c. 438]

Ультразвуковой метод контроля. Метод ультразвуковой дефектоскопии основан на способности высокочастотных колебаний (с частотой 20 ООО Гц) прямолинейно распространяться в металле и отражаться от границы раздела сред, имеющих разные акустические свойства. Отраженные ультразвуковые колебания имеют [c.466]

Оксидные плены, особенно в сварных швах алюминиевых сплавов или при контактной сварке, выявляются плохо, несмотря на их достаточно большое раскрытие и протяженность. Причиной этого является близость акустических свойств дефекта и металла.

[c.27]

Изотропные материалы, свойства которых не зависят от направления. Из неметаллических материалов, чаще всего подвергаемых контролю, выделяют гомогенные (однородные) материалы, в том числе аморфные (стекло, резина, пластмасса) и мелкодисперсные (керамика, металлокерамика). От них существенно отличаются гетерогенные (разнородные) материалы и материалы с крупнозернистой структурой горные породы, бетон, асфальт. Акустические свойства изотропных материалов рассмотрены в 1.1 и 1.2. По акустическим свойствам к металлам приближаются стекло и некоторые виды керамики (фарфор, пьезокерамика). В большинстве других изотропных неметаллических материалов скорость акустических волн существенно меньше, а коэффициент затухания больше, чем в металлах. Затухание очень велико в гетерогенных материалах. [c.219]

Ультразвуковая обработка металлов в жидком состоянии и во время кристаллизации приводит и к изменению характера температурного поля. Возникновение акустических потоков в расплаве под действием ультразвука связано с потерей энергии в расплаве. Эти потери зависят от интенсивности ультразвука и акустических свойств среды. Акустические потоки вызывают интенсивное перемешивание расплава, выравнивание температуры и интенсификацию конвективной диффузии. При выравнивании температуры расплава увеличивается теплообмен со стенками сосуда и окружающей средой, в результате чего увеличивается скорость охлаждения. Установлено, например, что под действием ультразвука скорость охлаждения расплава от температуры перегрева до температуры кристаллизации в центральной зоне слитка увеличивается примерно в 6 раз, а в зонах у стенок кокиля — лишь в 2 раза. Это ускорение охлаждения объясняется непрерывным выравниванием температуры отдельных зон. [c.46]

Изменение кристаллической структуры материала, особенно микроструктуры, влияет на акустические свойства материала, приводя к появлению неоднородностей, отражающих звук. Во многих металлах кристаллическая структура, образующаяся в процессе сварки, имеет такой размер, что возникают области рассеивания ультразвуковой волны. Все это приводит в конечном итоге к тому, что изменения в кристаллической структуре металла, почти незаметные в случае использования проникающей радиации, на индикаторном устройстве ультразвуковой системы визуализации проявляются как черные и белые области. [c.106]

Использование метода акустической эмиссии при механических испытаниях образцов и конструкций полезно для изучения механизма разрушения.

Например, анализ кривых, подобных показанным на рис. 115, дает возможность исследовать движение дислокаций во время пластической деформации, а также процесс хрупкого разрушения. Таким образом, этим методом можно оценить хрупкость, вязкость, твердость и другие свойства металлов. [c.320]

На основании зависимости скорости ультразвука и плотности металла от структурного состояния стали поверхностно закаленный слой можно представить как акустически неоднородную среду, свойства которой закономерно меняются в пространстве. [c.423]

В зависимости от направления колебаний частиц по отношению к направлению распространения волны волны акустические бывают различных типов. В жидкостях и газах возникают только продольные волны (табл. 1.4), в которых направления колебаний частиц и волны совпадают. В твердых телах наряду с продольными возникают поперечные волны, в которых движение частиц перпендикулярно распространению волны. Кроме того, вдоль свободной поверхности твердого тела могут распространяться поверхностные волны (Рэлея), частицы в которых движутся по эллипсу в плоскости, перпендикулярной поверхности. В металле эти волны практически затухают на глубине 1,5 X. Скорости распространения перечисленных волн, зависящие от свойств среды, связаны между собой соотношениями [c.20]

Измерение электрических свойств — эффективный метод изучения дефектов кристаллической решетки, возникающих в процессе деформации [1—3]. Измерения электропроводности нашли широкое применение при исследовании низкочастотной усталости [4—6]. Однако, учитывая особенности процесса ультразвукового нагружения, при котором деформация происходит в микрообъемах металла, для получения дополнительной информации о процессе акустической усталости нами, кроме метода электропроводности, применен метод термоэдс, являющийся более чувствительным, чем электросопротивление, параметром, реагирующим на все изменения электронного состояния металла [7, 8]. К тому же процесс измерения термоэдс на неравномерно деформированном образце по использованной нами схеме проще, чем измерение электросопротивления, а в некоторых случаях этот способ может быть единственно возможным. [c.195]

Нри коррозионном мониторинге на стадии эксплуатации оборудования используются такие методы непрерывного (или периодического) контроля его состояния, как визуальный осмотр осмотр труднодоступных участков оборудования при помощи телеметрических систем определение технологических свойств коррозионной среды (окислительно-восстановительного потенциала, наличия продуктов растворения элементов металлической конструкции, изменения концентрации коррозионно-активных агентов и др.) определение потенциала металла определение скорости коррозии образцов-свидетелей определение электрического сопротивления образцов-свидетелей ультразвуковая, магнитометрическая и акустическая дефектоскопия. [c.148]

Уникальный характер металлических стекол проявляется в физико-механических и химических свойствах. Отсутствие свойственной кристаллам периодичности в структуре оказывается причиной высокой прочности, магнитомягкого поведения, крайне низких акустических потерь и высокого электросопротивления. Процессы усталостного разрушения и намагничивания в металлических стеклах и кристаллических металлах во многих отношениях очень сходны. Химическая однородность обусловливает высокую коррозионную стойкость некоторых металлических стекол в кислых средах, а также растворах, содержащих ионы хлора. Почти неограниченная взаимная растворимость элементов в стеклообразном состоянии представляет большой интерес для изучения процессов электронного переноса при низких температурах. [c.862]

Свойство отражения УЗ-волн служит основой для выявления несплошностей в металлах, поскольку акустические свойства таких дефектов, как поры, шлаки, неиро-вары, существенно отличаются от свойств основного металла. Коэффициент отражения от трещин, несплавлений и пор близок к единице, если величина их раскрытия более 10 мм, а поперечный размер соизмерим с длиной волны. Для шлаков / = 0,35—0,65 в зависимости от марки флюса. [c.27]

Появление сигнала между зондирующими и донными импульсами или ослабление интенсивности прошедших через металл ультразвуковых колебаний указывает на наличие дефекта. Отраженные от границы раздела сред (дефекты типа нарушения сплошностей), имеющих различные акустические свойства, ультразвуковые волны, попадая на пьезопластину, вызывают электрические колебания, которые усиливаются и поступают на экран дефектоскопа. Настраивая дефектоскоп на поисковую чувствительность, определяют способ прозву-чивания, тип преобразователей и пределы их перемещения, а также характер ожидаемых дефектов. Особое внимание уделяют тем дефектам, отражение от которых можно получить лишь тогда, когда их поверхность перпендикулярна к акустической оси преобразователя. [c.197]

Если на пути распространения ультразвуковых колебаний в исследуемом металле находится какой-либо дефект (трещины, несплошность металла, раковины и т. п.), который может рассматриваться как нарушение непрерывности акустических свойств средк. [c.41]

Основная задача анализа акустического тракта — оценка степени ослабления излученного (зондирующего) сигнала, пришедшего на приемник. На пути к приемнику излученный сигнал ослабляется по ряду причин. Наиболее существенно на амплитуду результирующего сигнала влияют акустические свойства контролируемого материала (вкорость ультразвука, дисперсия скорости, затухание), определяющие его прозрачность для ультразвука геометрические параметры изделия (кривизна, параметры шероховатости поверхности, через которую вводится ультразвук), влияющие прежде всего через изменение прозрачности контактного слоя, а также габаритные размеры изделия в зоне прозвучивания свойства и геометрия акустической задержки, определяющие степень акустического согласования пары преобразователь—изделие электроакустические параметры излучателя и приемника (частота колебаний, длительность импульсов, материалы пьезоэлемента и переходных слоев) ориентация пьезоэлемента, его геометрические размеры размеры, ориентация, конфигурация, параметры шероховатости и материал (шлак, металл, газ) дефекта взаимное расположение излучателя, дефекта и приемника траектория сканирования. [c.103]

В общем случае под анизотропией акустических свойств металла понимают изменение скорости распространения и коэффициента затухания в зависимости от кристаллографического направления. Она обусловлена анизотропией механических свойств (модуля упругости, пределов прочности и пластичности и др.). Рассмотрим причины анизотропии акустических свойств. Одна из них — это структура материала. Она наиболее ярко проявляется в металлах с крупнозернистой структурой, имеющих транскри-сталлитное строение, т. е. когда кристаллиты имеют упорядоченное строение и их продольные размеры больше поперечных. Примером могут служить титан, аустенитные швы, медь. Вторая причина —термомеханическое воздействие в процессе изготовления проката, которое делает его структуру слоистой, так как волокна металла и неметаллические включения в процессе деформирования оказываются вытянутыми вдоль плоскости листа. Третья —локальная термическая обработка материала, которая обусловливает возникновение напряжений и, как следствие, изменение механических свойств материала.

[c.317]

Если на пути распространения ультразвуковых колебаний в исследуемом металле находится какой-либо дефект (трещины, не-сплошность металла, раковины и т. п.), который можно рассматривать как нарушение непрерывности акустических свойств среды, то от поверхности дефекта происходит частичное отражение энергии соответствующие импульсы попадают на приемное усуройство и отмечаются на экране. В данном случае импульс от дефекта поступит и будет отмечен на экране несколько раньше донного сигнала, так как для его пробега требуется меньше времени. Для удобства выявления по осциллограмме экрана обнаруживаемых в металле дефектов подбирается такая скорость развертки луча, чтобы иМпульс донного сигнала расположился на возможно большем расстоянии от ее начала (в правой части экрана). [c.363]

Применять в качестве фрикционных и антифрикционных материалов пластические массы. В ряде случаев они повышают надежность и срок службы узла трения, в других случаях снижают массу конструкции и расход дефицитных цветных металлов, уменьшают вибрации и улушают акустические свойства машин. [c.329]

В работах [32,35-41] установлено, что при достижении порогового напряжения, отвечающего точке деструкции Sp на кривой одноосного статического растяжения, происходит смена механизма деформации от сдвигообразования, вызванного дислокационным процессом, к преимущественно деструктивному, определяемому накоплением повреждаемости в результате развития деструкции. Дест-рукционные процессы обусловлены локальным нарушением трансляционной симметрии системы с появлением ротационной моды, приводящим к изменению физических, механических, электрических и акустических свойств металлов и сплавов (рис. 5.17.) Это указывает, что напряжение деструкции Sd является точкой бифуркации, характеризующей потерю устойчивости трансляционной симметрии и переходу к новому типу симметрии -вращательной. Использование этой точки позволяет тестировать адаптивность структуры к сдвигообразованию. В табл. 5.12. представлены данные по параметрам и So для железа и алюминия, из которых следует, Что мера адаптивности к сдвигу у алюминия повышается при снижении температуры с 360 до 225°. [c.181]

Ультразвуковой контроль. Ультразвуковые волны, пронизывая две среды аразными акустическими свойствами, частично отражаются от их границы, частично переходят из одной среды в другую. Количество отраженной ультразвуковой энергии зависит от удельных сопротивлений сред. Чем выше разница удельных сопротивлений сред, тем больше отразится энергии ультразвуковых волн. Это свойство ультразвуковых волн используется для контроля сварных соединений. Введенные в металл волны, достигнув дефекта, почти полностью отражаются от него. Для получения ультразвуковых волн применяют пьезоэлектрические пластинки из кварца или ти-таната барня, которые вставляются в держатели-щупы. Такая пластинка начинает колебаться, если приложить к ней переменное электрическое поле. Колебания пластинки передаются в окружающую среду и распространяются в ней в виде упругнх колебаний с частотой, которая приложена к пластинке. Пройдя через контролируемую среду и попав на пластинку, аналогичную первой, упругие колебания преобразуются в ней в электрические заряды, которые подаются на усилитель и воспроизводятся индикатором. Для ввода ультразвуковых волн в контролируемое изделие между ним и щупом должен быть хороший контакт, достигаемый смазкой (маслом машинным, турбинным, трансформаторным), наносимой на поверхность, по которой перемещается щуп. Для контроля этим способом применяют ультразвуковые дефектоскопы. Благодаря высокой производительности и безвредности ультразвуковой контроль с каждым годом используется все в больших масштабах. [c.179]

Благодаря высокой ироизводительности и безвредности для организма человека в последние годы для контроля сварных соединений получила большое распространение ультразвуковая дефектоскопия, основанная на применении ультразвуковых волн. Ультразвуковыми колебаниями называют механические колебания упругой среды, частота которых лежит за порогом слышимости человеческого уха. Ультразвуковые волны, проходя через две среды с разными акустическими свойствами, частично отражаются от их границы, частично переходят из одной среды в другую. Количество отраженной ультразвуковой энергии зависит от удельных сопротивлений сред. Чем выше разница удельных сопротивлений, тем больше отразится энергии ультразвуковых волн. Это свойство ультразвуковых волн используется для контроля сварных соединений. Введенные в металл волны, достигнув дефекта, почти полностью отражаются от него. В качестве излучателей и приемников ультразвуковых волн используют пластинки [c.248]

В случае прохождения звуковых волн через среду с пластиной (дефектом из вещества с акустическими свойствами раСа)- разделяющей два материала с различными акустическими свойствами Pii i и Р3С3, например отслоение покрытия на металлах, коэффициент пропускания пластинки определяют из следующего выражения [Л. 35] [c.84]

В зависимости от направления в кристалле скорость звука существенно меняется на 9% для продольных волн на 31% для поперечных волн с вертикальной поляризацией на 16% для поперечных волн с горизонтальной поляризацией. Меняется также коэффициент затухания волн. В результате транскристал-литной структуры изменение акустических свойств наблюдают для всего наплавленного металла шва. Он весь становится анизотропным. Это существенно отличает такой шов от изотропной (в большом объеме) крупнозернистой среды со случайной ориентацией зерен, рассмотренной в п. 2.3.5. [c.212]

Рассчитаем коэффициенты отражения и прозрачности по полученным формулам для некоторых наиболее важных случаев Для 1раницы воздух — сталь из (3 5) находим =99,9963%, т. е. энергия практически полностью отражается. Бели в стальном изделии имеется зазор толщиной 0,0001 мм, то по формуле (3.14) при частоте 2,5 МГц = 99,84%, т. е также практически полное отражение. Лишь при толщине зазора 10 мм Я = 86%, и наблюдается заметное прохождение звука. Проведенные расчеты позволяют сделать вывод, что ультразвуковые волны практически полностью отражаются от тончайших (10 —10 мм) зазоров в металле, например дефектов. Такое же сильное отражение будет наблюдаться от границы преобразователя с объектом контроля, если не заполнить этот промежуток жидкостной пленкой Дефекты, заполненные окислами или другими веществами, будут ]ем хуже отражать ультразвук, чем ближе акустические свойства заполняющего дефект вещества и объекта контроля. Такие плохо отражающие ультразвук дефекты в виде окисных пленок иногда встречаются в некоторых отливках, поковках и сварных соединениях. [c.37]

Изложены теоретические и гграктические основы нажнейших методои акустического контроля. Рассмотрено применение акустических методов при дефектЬскопии, измерениях (при одностороннем доступе) и контроле физико-механических свойств металлов. [c.2]

Дальнейшее повышение уровня безопасности реакторов типа ВВЭР-1000 предусматривается провести за счет операционного контроля за состоянием ГЦК, контроля за изменением состояния и свойств металла ГЦК, регистра-шш акустических характеристик и параметров акустической эмиссии в зонах наибольших повреждений, разработки мероприятий по обеспечению сейсмостойкости при 6-9 баллах, создания возможностей для получения переменности графика нагрузки и перехода на комплексное использование энергии АЭС (в том числе для теплофикащюнных целей). [c.44]

Отметим, что в этом случае получается комплексная и недиагональная матрица, хотя часто оказывается, что влияние недиагональных членов мало по сравнению с диагональными. Дальнейшая процедура также требует укорочения рядов, но теперь наиболее эффективным методом решения будет использование вычислительных машин для решения системы комплексных матричных уравнений. Здесь это не будет делаться, поскольку наша цель — лишь проиллюстрировать, что можно и чего нельзя сделать прежде, чем приступать к подробному решению этой конкретной задачи. Следует отметить важное обстоятельство несмотря на появление указанного сингулярного выражения в точке х = 1, порядок уравнений задачи не увеличился, в то время как в прямом методе это было не так. Легкость, с которой это решение было получено, указывает на тот факт, что не математический подход создает трудности при учете недиагональных членов в разрешающей матрице (хотя иногда это, конечно, может случиться), а, скорее, отсутствие достаточно полных сведений о механизме демпфирования и о точках его приложения. Что же касается обратного перехода от замера форм колебаний к оценке физической модели механизма демпфирования (что полностью противоположно процессу, описанному ранее), то он исключительно труден в лучшем случае и невозможен — в худшем. Однако для многих эластомеров, полимеров и стекловидных материалов, рассматриваемых в данной книге, разумное количественное математическое описание не только возможно, но и стало весьма совершенным, так что его можно использовать для оценки влияния технологических обработок (для демпфирования) или демпфирующих механизмов (при использовании указанных материалов) на поведение конструкции, шумоизоляцию или акустическое излучение. То же самое можно сказать и о некоторых нелинейных демпфирующих системах типа металлов с высокими демпфирующими свойствами или типа демпферов с сухим трением, хотя при этом существенно возрастают математические трудности, обусловленные учетом нелинейности. [c.29]

Контроль металла турбин на электростанциях регламентирован инструкциями [7, 25— 28]. Контролю подлежат следующие детали, работающие при температуре выше 450 °С корпуса клапанов автоматического затвора, корпуса регулирующих клапанов, сопловые коробки, корпус цилиндра турбины, ротор, рабочие лопатки, диафрагмы, паровпускные и перепускные трубы, шпильки и гайки, сварные швы. Для контроля применяют как РК (спектральный анализ, исследование микроструктуры и механических свойств на вырезанных образцах), так и НК [3]. Из НК наибольшее применение наряду с визуальным осмотром находят капиллярные, магнитные, акустические и ра-дпацнонные методы контроля. [c.343]

Акустические свойства | Оборудование для производства пенопласта

Теплоизоляционные полимерные материалы применяются также как звукопоглощающие и звукоизолирующие материалы. Жесткие и эластичные материалы малопро ницаемы для звуковых колебаний. Применяя эти материалы для звукоизоляции, следует иметь в виду, что при наличии па поверхности этих материалов, изготовленных в виде плит и блоков, сплошной тонкой пленки полимера, они не поглощают, а отражают звуковые волны. При удалении этой плепкн звукопоглощающие свойства материалов повышаются.

Поглощение звука в тон пли иной степени свойственно всем строительным материалам, но звукопоглощающими материалами называют лишь те материалы и конструкции, у которых коэффициент звукопоглощения больше 0,2 (па сроципх частотах тука).

Особенно высокой способностью к звукопоглощению обладают материалы с открытой системой пор, которая благоприятствует созданию звукового лабиринта. При падении звуковых волн на поропласт с открытыми порами, соединяющимися между собой, звук поглощается за счет перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту вследствие потерь на трение в звуковом лабиринте. Материалы с закрытыми норами, как правило, обладают невысокой звукопоглощающей способностью, но очень высокой звуконепроницаемостью.

Обладая рядом одинаковых свойств, звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы все же различаются, как по акустическим свойствам, так и по назначению. Звукопоглощающие материалы и конструкции из них предназначены для поглощения падающего на них звука, а звукоизоляционные — для ослабления звуковых •юли, передающихся через конструкции здания из одного помещения в другое.

Звукопоглощающие материалы широко применяются в строительстве помещений с надлежащими акустическими условиями для лучшего восприятия музыки и речи — потолков и стеновых конструкций в аудиториях, концертных залах, в театрах и других зрелищных сооружениях; в помещениях для снижения уровней шума, возникающего при эксплуатации их, как, например, в производственных, конторских и административных помещениях, в крупных залах вокзалов, ресторанов и т. п. Их также применяют для предотвращения распространения шума в коридорах больниц, школах и гостиницах, а также для облицовки каналов, шахт и воздухопроводов.

Акустической характеристикой звукопоглощающих материалов и конструкций является коэффициент звукопоглощения, величина которого зависит от частоты и угла падения звука. Эта величина равна отношению количества поглощенной материалом звуковой энергии к об тему количеству падающей на него звуковой энергии в единицу времени. Акустические свойства материала выражают IB виде частотной характеристики коэффициента звукопоглощения в определенном диапазоне частот [80]. В табл. 9 приведены коэффициенты звукопоглощения различных материалов, определенные в ВНИИНСМ [341

Влияние толщины испытуемого образна, например нолнуретапопого поропласта. па величину коэффициента IiiVKOiior.’ioineiiiiH незначительно в любом диапазоне ча-

Стоты звука (рис. 28). Высокий коэффициент звукопоглощения, особенно в диапазонах частоты звука в пределах 400—1000 гц (до 0,9), объясняется тем, что структура пористого полиуретана имеет сообщающиеся открытые поры.

Рис. 28. Влияние толщины образца эластичного пенополиуретана на коэффициент звукопоглощения 1 — толщина образца 20 ММ 2 — то же, 50 мм

Для получения высокого коэффициента звукопоглощения в широком диапазоне частот применяют» клинообразные конструкции из полиуретанового поропласта.

Звукоизолирующие поропласты применяются как упругий прокладочный материал в междуэтажных перекрытиях и стеновых панелях для изоляции отдельных помещений от ‘возникающего в них структурного и, в частности, ударного звука. Структурный звук, вызываемый шагами, ударами при передвижении мебели или вибрациями какого-либо механизма, легко распространяется в не имеющих звукоизоляционных прокладок перекрытиях, стенах и перегородках с очень небольшим затуханием.

Звукоизоляционные и звукопоглощающие пепо — и по — ропласты, применяемые в строительстве, должны обладать помимо акустических качеств следующими свойствами: не выделять токсичных и активных в коррозионном отношении веществ; обладать достаточной био — и влагостойкостью; сохранять свои свойства в течение всего времени эксплуатации; объемный вес их в сухом состоянии не должен превышать 300 кг/м3. Кроме того, они должны удовлетворять общим строительно-механическим требованиям—обладать огнестойкостью, необходимой механической прочностью, долговечностью, транспортабельностью, гигиеничностью и легкостью очистки от пыли (звукопоглощающие материалы), что особенно важно для материалов, используемых в зданиях с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями (больницы и санатории) пли в промышленных предприятиях с повышенным пылсвыделением.

Предъявляются также и требования к декоративным качествам этих материалов и конструкций из них; особенно высокими декоративными качествами должны обладать звукопоглощающие облицовки, применяемые в театрах, ресторанах и других общественных зданиях.

В настоящее время при отделке помещений широко применяются звукопоглощающие конструкции из пористых материалов с перфорированным покрытием. Изменяя диаметр отверстий и процент перфорации, толщину перфорированного покрытия и пористого материала и другие параметры конструкций, можно получать характеристику звукопоглощения, необходимую конструкции любого назначения. В таких конструкциях в качестве пористых звукопоглощающих материалов применяют и теплоизоляционные материалы, имеющие сообщающиеся открытые поры, с объемным весом в пределах 45— 170 кг/м3.

Наиболее широко применяются в качестве акустических материалов поропласты с упругим скелетом — пено — поливинилхлорид и пенополиуретан, а также пористая резина.

Они наиболее гигиеничны, так как достаточно прочны, не крошатся и допускают систематическую чистку при помощи пылесоса.

9. Химические свойства

Щелочность. R некоторых случаях пепопласты имеют и своем составе щелочные продукты разложения га. нюб- разователей, как, например, при изготовлении прессовым способом пенопластов марок ПХВ-1, ПХВ-2, ПС-4 и т. п. с применением в качестве газообразователей углекислых солей. Так как щелочность в известных пределах может влиять на качественные показатели пенопластов в процессе эксплуатации, а также оказывать разрушающее влияние иа конструкцию каркаса панели или на герметизирующие материалы, применяемые для уплотнения стыков между панелями, возникает необходимость определения ее содержания в пенопластах.

Щелочность определяют в пересчете на Na2C03. Образец пенопласта, очищенный от поверхностного слоя на глубину 2 мм, истирают на терке из нержавеющей стали с диаметром отверстий 0,5 мм. На аналитических весах отвешивают истертый пенопласт без предварительного просева в количестве Зге точностью до 0,0002 г, помещают в эрленмейеровскую колбу емкостью 250 мл и добавляют 30 мл 0,1 н. раствора H5S04 и 100 мл дистиллированной воды. Колбу с содержимым кипятят на электрической плитке в течение 10 мин при непрерывном взбалтывании. После этого колбу охлаждают до комнатной температуры и избыток H. oS04 оттитровывают 0.1 н. раствором NaOH в присутствии фенолфталеина. Одновременно проводится параллельный опыт. Щелочность вычисляют по формуле

(а — Ь) К-0,0053 Щ = —————————————————— 100%. (39)

Где и — количество 0,1 и. раствора NaOII, пошедшего па титрование раствора в параллельном опыте, в мл Ь — количество 0,1 и. раствора NaOH, «пошедшего на титрование избытка кислоты рабочего раствора, в мл; К — поправка к титру 0,1 н. раствора NaOH; 0.0053 — содержание соды в 1 мл 0,1 н. раствора; С — навеска в г.

За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение обоих определений [13].

Содержание хлор-иона.CNS.

Пошедшего иа обратное титрование, в мл; К.2 — поправка на 0,1 н. раствора NH«CNS; 0,00365—содержание хлор-иона в 1 мл 0,1 н. раствора.

Для испытания берут 2 г истертого на терке пенопласта (без просева), взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г и помещают в эрленмейеровскую колбу емкостью 250 мл, куда прибавляют 100 мл дистиллированной воды. Колбу с содержимым кипятят на электрической плитке в течение 10 мин при непрерывном взбалтывании. Содержимое целиком переносят на фильтр. Осадок на фильтре промывают несколько раз горячей водой, чтобы количество фильтрата получилось около 200 мл. Затем фильтрат охлаждают, подкисляют 5 мл 10%-ного раствора HN03, прибавляют 20 мл 0,1 н. раствора AgN03 и избыток азотнокислого серебра оттит — ровывают 0,1 п. раствором Nh5CNS в присутствии индикатора— железоаммонийпых квасцов. Определение ведут в двух параллельных пробах и за окончательный результат принимают среднее арифметическое значение обоих определений [13].

admin ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ещё 10 пород и 2 новых модели гитарных усилителей / Хабр

Привет, Хабр! В предыдущем опыте мы выяснили, что

дерево почти не влияет на звук…

не то что электрогитары, но даже самого дерева, если сигнал пьезозвукоснимателя обрабатывается моделью усилителя Peavey 5150 с определёнными настройками. Тогда как в модели усилителей Fender и Mesa Boogie F100 звучания пород древесины прекрасно различимы, и на слух, и по показаниям анализатора частотного спектра на быстром преобразовании Фурье.

Сегодня посмотрим и послушаем звук ещё десяти пород дерева с моделями двух других гитарных усилителей: Marshall JTM45 и Diezel Vh5. Дополнительно подключим на выход пьезодатчика осциллограф, чтобы увидеть амплитуду сигнала и её динамику, то есть, время затухания, сустейн, зависящий от добротности, или Q — quality-фактора образца.

Чем может объясняться невозможность различить звучание разных гитар во многих миксах и треках, в том числе некоторых видео, которые якобы доказывают несостоятельность понятия тонвуда или так называемой деревянной теории звука?

Сегодня проверим, зависит ли эта различимость от уровня гейна, или от чего-то другого. Ведь красный канал педальки Valeton Coral Amp хайгейновый, а зелёный с малым усилением. Сегодня настроим эти каналы на моделирование других усилителей, и узнаем, что будет.

В прошлый раз мы услышали и увидели на графике спектра, что определённые форманты пород древесины, которые принято использовать для накладок грифа, ярко и даже яростно прорезаются через частотный спектр сигнала, даже модели хайгейн канала Peavey 5150. Наиболее резкими оказались пау ферро, они же проявили максимальный микрофонный эффект. Видимо, неспроста знатоки говорят, что накладка грифа влияет на то, как звук электрогитары прорежет микс, то есть, будет читаться среди всего частотного спектра.

Почему до сих пор стучу в деревяшки без струн и электромагнитного датчика? — Потому что и без струн узнаём много нового о музыкальном дереве и гитарном усилении. Струны, возможно даже, с «волчками», (неприятными воющими модуляциями колебаний), будут скоро, но не сегодня. Сегодня будут 10 новых пород древесины и как всегда, несколько старых, для референса.

На зелёном «чистом» канале сегодня у нас модель винтажного Marshall JTM45, на красном хайгейновом модель модернового, митольного Diezel Vh5. Предусиление установим на максимум, громкость на такой уровень, чтобы не сильно отличаться от чистого сигнала пьезодатчика, все регуляторы тембра на середину.

В качестве осциллографа воспользуемся карманным FNIRSI-5012H, полюбившимся многим за доступность и полосу пропускания 100 МГц, (хотя для спектра аудиосигнала она не так актуальна). Установим ждущую развёртку с перезаписью экрана по каждому триггеру, цену делений 100 мВ и 1 мс.

▍ Ольха

Амплитуда сигнала 676 милливольт. Это вполне достаточно для гитарного усилителя. Время затухания 6 миллисекунд, далее идёт послезвучание около 2 кГц.

Видно по числу полных периодов в клетке 1 мс

Спектр ольхи мы хорошо помним, и модель JTM45 его не искажает. Все пики остались, только немного сдвинулись влево.

Так взаимодействуют резонансные контуры, и потому регуляторы тембра считаются интерактивными, то есть, взаимодействующими: они не только поднимают или снижают уровень той или иной частотной полосы, но и смещают её. Материалы инструмента, звукосниматели, шнур, педали, усилитель, кабинет, микрофон, — это последовательность фильтров, через которые проходит гитарный сигнал.

Кабинет «фокусирует» звук в гитарном диапазоне.

Модель Vh5 внезапно делает то же самое, что и кабинет.

Кабинет снижает подъём басов и сильно режет высокие.

▍ Липа

У липы преобладает послезвучание вчетверо более низких частот (около 500 Гц), чем у ольхи.

Уровень сигнала такой же.

На графиках хорошо видно, как усилитель и кабинет последовательно «фокусируют» звучание, сохраняя его особенности.

То же самое делает и модель Vh5 с её кабсимом, только более акцентированно.

▍ Ясень

Уровень сигнала и время затухания зашкаливают. Напомню, что это не мягкий болотный, а твёрдый ясень.

Больше всего сустейна на 650 Гц.

Характер прохождения сигнала через инструментальный звукоусилительный тракт такой же, как и у предыдущих пород древесины.

▍ Обече (абачи, вава)

Сигнал глуше, чем у других пород древесины.

Сустейн 650 Гц хорош, хоть и не запределен.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Сукупира

Видим мощный сигнал и долгий сустейн во всех областях спектра.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Макоре, вишнёвое махагони

Вот это поворот! Уровень сигнала и сустейн буквально зашкаливают по сравнению с предыдущими образцами. Неспроста разные махагони ценятся как материал грифов и корпусов электрогитар. И это не просто какие-то неуловимые интуитивные чувства при прослушивании записи, а фиксируется показаниями приборов и может быть выражено в цифрах. К махагони надо будет потом вернуться, а пока идём дальше.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Клён

Мощный сигнал и очень широкополосный сустейн.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Явор

Ещё один клён,

сикомора

или

сикомор

. Этим словом называют как минимум три разных дерева: смоковницу на Ближнем Востоке, платан в США, и европейский белый клён явор, он же псевдоплатановый, или ложноплатановый, или немецкий клён семейства сапиндовых, который как раз представлен этим образцом.

Плотность 545.

Согласно словарю Фасмера,

~~не путать с драконом Фафниром из Дневного Дозора,~~

именно из явора делались русские гусли. Этот клён очень свилеватый, годичные кольца образуют сложный, красивый рисунок c трёхмерным эффектом, который так и просится на что-нибудь музыкальное.

В сравнении с предыдущим клёном, более акцентирован липовый пик.

Меньше сустейна.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

Нет, мы не забыли измерить и взвесить образцы, и рассчитать плотность. Просто захотелось поставить два клёна рядом.

▍ Вишня

Семейство розовые. Плотность 485.

В гитаростроении встречается редко. В музыке применяется чаще всего в язычковых духовых инструментах, например, турецких. Вспомнилось, саксофон по классификации — это деревянный инструмент, потому что создающая исходные звуковые колебания трость деревянная. Влияет ли она на звук? Уж наверное, коль скоро саксофонисты, кларнетисты и так далее уделяют столько внимания тростям.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Берёза

Семейство берёзовые. Плотность 581.

Растёт в России повсюду, применяется везде, изредка и в гитаростроении. Например, верхние деки некоторых классических гитар производителя Saga. Зато очень ценится как материал корпусов кабинетов, то есть, акустического оформления громкоговорителей, из-за природного резонанса на низких и высоких частотах, которые динамикам воспроизводить особенно трудно. Потому берёзу называют «натуральным эквалайзером».

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Ироко

Африканский дуб, нигерийский тик,

он же

ороко, осан, мвуле, одум, камбала, руле морейра.~~Слова из какого-то вуду. Произнося это, как бы не вызвать ничего лишнего.~~Семейство тутовые. Плотность 621.

Благодаря звонкости, используется в музыкальном инструменте чалапарта, название которого, хоть и звучит как бы по-индийски, но принадлежит баскам северной Испании и юго-западной Франции. В гитаростроении ироко применяется, например, мастерами Анатолием Прохорчуком и Евгением Кудрявцевым из Санкт-Петербурга.

Сигнал сильный, в послезвучании образца преобладают гармоники около 500 и 2500 Гц.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Карагач, или каргач, вяз мелколистный

Семейство вязовые. Плотность 662.

Произрастает в юго-восточной Азии, на Кавказе, в средней полосе России. У древесины очень эффектный рисунок с трёхмерным эффектом, можно просто засматриваться. Фактура рельефная. Применяется в гитарах Khmelevsky.

Сигнал умеренной силы, зато имеется долгий, богатый гармониками сустейн.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Тик, teak, тектона

Название намекает на то, что из этого дерева можно построить многое. Произрастает в Юго-Восточной Азии,

семейство яснотковые.

Древесина бархатистая, имеет благородный матовый блеск и терпкий аромат старой кожи. Судя по

плотности 707,

мой образец из старого дерева, а не с плантации.

Кроме штурвала крейсера Аврора, по неподтверждённой легенде, искажающего звучание тонвуда струнных инструментов в некотором радиусе вокруг себя, (видимо, потому Ленин предпочитал играть на терменвоксе,) из тика сделаны акустическая тревел гитара FLIGHT TR-1000 и мост Убэйн в Мьянме длиной более километра, построенный примерно в 1850 году. Это самый длинный и старый деревянный мост в мире. Можно купить такую гитару, поехать туристом на этот мост и сыграть на нём что-нибудь, сделать замечательные фото и видео. ~~Но в комментариях кто-нибудь обязательно напишет, что материал моста не влияет на мост.~~

Образец тика проявил мощный сигнал с очень долгим, богатым гармониками послезвучанием.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Американский орех

А именно,

чёрный орех, black walnut. Семейство ореховые. Плотность 720.

В 1629 году был ввезён в Европу. Успешно культивируется в Средней полосе России и на Урале,

~~где ради упрощения ремонта дороги спиливают исторические даурские лиственницы~~

. Плоды съедобны. Текстура дерева интересная. Используется в акустических гитарах Martin, Lindo Neptune SE.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Дуб, oak

Семейство буковые. Плотность 722.

Использован в тонблоке и топе знаменитой полуакустической электрогитары Red Special Брайана Мея.

Сигнал очень сильный, высокие гармоники проявлены меньше, чем у тика и американского ореха.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Бук, beech

Семейство буковые. Плотность 735.

Растёт повсеместно в умеренных широтах Евразии и Северной Америки. Прочная, тяжёлая древесина. Где она только не применяется? При обработке паром прекрасно гнётся без растрескивания, потому используется в венских стульях и других изделиях с гнутыми деталями. Как минимум, чувствительность к влажности накладывает определённые ограничения для применения в музыкальных инструментах. Встречается в советских электрогитарах, применяется в мастерской Northstar Guitars.

Сигнал сильнее и сустейн дольше, чем у дуба.

На осциллограмме виден интересный эффект «сложенной волны» (folded wave) в послезвучании.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Лайсвуд или лейсвуд

Змеиное дерево,

оно же

шёлковое дерево, silky oak,

— очень плотное и тяжёлое австралийское дерево с фактурой змеиной кожи, что очень пригодится и для глэм-металла, и для тяжёлой музыки с мистической атмосферой. И вообще красиво. Относится к экзотическому

семейству протейных,

куда входит орех макадамия.

Плотность 962.

Применяется в акустиках и укулеле Lichty guitars, басах Wyn Guitars, электрогитарах Poznysh Guitars, не говоря об ограниченных сериях Ibanez USA Custom Exotic Wood, Charvel SD-65 San Dimas Style, ESP M-II Hardtail Lacewood. Это дерево не только музыкальное, но и спортивное: знатоки бильярда ценят «эластичность» кия из лейсвуда, которая отчётливо чувствуется в игре.

Долгий сустейн, очень богат гармониками. Отличное гитарное дерево, вот только тяжёлое.

Частотные спектры сигналов с моделями усилителей

▍ Выводы

Итак, несмотря на очень разные уровень гейна и формирование тембра, в модели усилителей Marshall JTM45 и Diezel Vh5 характерные обертона разных пород дерева прекрасно различимы. Что и требовалось… нет, не доказать, а выяснить. Я вижу и слышу всё это вместе с вами. Мне интересно получать и осмыслять опытные данные.

Меня упрекают за упоминание фендеровского стекла и прочих художественных наименований. Но опыты были бы неполными и неинтересными без контекста: что за дерево, какой плотности, в каких музыкальных инструментах и иных целях применяется, что говорят о нём ценители электрогитары. Это не слепые тесты. Здесь мы слышим и видим, во что и как я стучу, как закреплен датчик, через что и в каком режиме подключен, видим график частотного спектра, а сегодня и осциллограмму.

По уровню ослабления сигнала тепловыми потерями, проявляющемуся в амплитуде сигнала пьезозвукоснимателя, длительности послезвучания и его гармоническому составу можно понять физические основы, приведшие к возникновению иерархии гитарных пород древесины.

Из сегодняшних образцов, наиболее популярных для корпусов электрогитар, рекордсменом по амплитуде и сустейну стало

вишнёвое махагони макоре.

Махагони — одна из самых желанных групп пород древесины для многих музыкантов. Отчасти потому, что на гитарах из этого дерева играют многие кумиры и звёзды рока, металла, блюза. Красное дерево ещё и красивое, престижное, не очень тяжёлое. Но Gibson и другие компании и лютье выбрали его не только поэтому. А прежде всего потому, что оно даёт тёплый звук с мощным сустейном.

Ясень, ольха, липа идут далее друг за другом. У липы больше сустейна, чем у ольхи, но он глуше, то есть, беднее гармониками. Зато богат гармониками и звонок, высокодобротен клён, потому и используется на топы и грифы, включая накладки (фретборды).

Кленовый топ на махагони у Gibson Les Paul, на липе в форме щита («лопаты») у Music Man Majesty. Les Paul — подписная модель Лестера Пола, (о чём многие не помнят), Majesty — Джона Петруччи из Dream Theater, (и эта гитара настолько хороша, что всё более и более становится стандартом, как когда-то Лес Пол).

Разные музыканты предпочитают для разных звучаний разные сочетания древесины: красное дерево с топом или без него, ольху, ясень, липу. Накладка из палисандра даёт более тёплый звук, чем эбони. Из пау ферро — более резкий. Выбор древесины ещё и зависит от калибра струн и их натяжения, то есть, строя, так как эти факторы влияют на добротность струны как колебательной системы, взаимодействующей с грифом и декой гитары.

Кроме собственно амплитудно-частотной характеристики, некоторое приближение к которой мы видим на графике частотного спектра отклика на удар молоточка, разным породам дерева свойственно разное время затухания сигнала на разных частотах, как и должно быть у сложных колебательных систем. На будущее планирую серию опытов по моделированию этого феномена в аналоговом виде.

Все материалы серии:

Лаборатория физической акустики и акустоэлектронных устройств

Руководитель группы — профессор, д.ф.-м.н. Сорокин Б.П.

Акустоэлектронные устройства на объемных (ОАВ) и поверхностных (ПАВ) акустических волнах активно используются для создания акустических резонаторов, генераторов, эффективных сенсоров и пр. Задачами группы являются разработка экспериментальных установок, акустоэлектронных структур, проведение экспериментов по исследованию физических свойств кристаллов и слоистых структур, моделирование распространения акустических волн в кристаллах, в том числе в условиях конечных внешних воздействий.

Основные направления работ

Создание экспериментальных образцов ОАВ-резонаторов, работоспособных на частотах 1 — 20 ГГц;
Создание ПАВ устройств на основе слоистой структуры “ВШП/AlN/алмаз”;
Разработка высокочувствительных сенсоров на основе акустоэлектронных пьезоэлектрических структур для анализа газового состава, напыления сверхтонких пленок и т.п.;
Разработка технологии напыления тонких пьезоэлектрических пленок состава Sc_xAl_1-xN с целью применения в СВЧ пьезоэлектрических преобразователях;
Исследования акустических свойств материалов и пьезоэлектрических слоистых структур и их зависимости от давления, температуры и т.п.;
Теоретические и экспериментальные исследования СВЧ затухания в слоистых структурах типа “Me1/AlN/Me2/алмаз”.

Оборудование


Анализатор цепей E5071C, рабочая станция M-150 и тестируемое устройство: ОАВ-резонатор		Электромеханическая испытательная машина с термокамерой Instron 5965

Методики

Метод длинного импульса (установка RAM-5000) применяется для измерений скоростей акустических волн в диапазоне 20 – 200 МГц с точностью не хуже 0,1%. Применяются тонкие образцы в виде пластин толщиной не менее 1 мм. Акустических волны возбуждаются пьезоэлектрические преобразователи из кварца X- и Y-срезов, а также 36° и 163° Y-срезы ниобата лития.

Импульсный эхо-метод (генератор видеоимпульсов AVRK-2-B, осциллографа DPO71254B) используется для точных измерений скоростей ОАВ, а также их изменений в результате внешних воздействий (давление, температура, электрическое поле) в образцах монокристаллов.

Измерения АЧХ, ФЧХ и других характеристик акустоэлектронных устройств производятся векторным анализатора цепей E5071C и рабочей станции M150, рабочие частоты 300 МГц – 20 ГГц, температуры от 20 до 300 °С.

Температурные исследования акустических свойств экспериментальных образцов производятся с помощью установки Quantum Design в диапазоне температур 4 – 400 °К.

Принципиальная схема ОАВ-резонатора


		ОАВ-резонатор на подложке из синтетического монокристалла алмаза

Разработка конструкторской документации ОАВ-резонатора в среде AutoCad		ОАВ-резонаторы на алмазной подложкой со сложной конфигурацией электродов

ПАВ резонатор на алмазной подложке.
Резонанс на 418 МГц – ПАВ мода Рэлея (R0),
566 МГц – ПАВ мода Сезавы (R1)

Результаты

Получены упругие постоянные 2-го порядка синтетического монокристалла алмаза типа IIa. Из измерений зависимостей скоростей ОАВ от одноосного давления впервые определены упругие постоянные 3-го порядка алмаза
Созданы экспериментальные образцы композитных ОАВ-резонаторов со структурой “Me1/AlN/Me2/алмаз” с рекордно высокими резонансными частотами до 20 ГГц и параметром качества Q×f ≤ 10⁵ ГГц. На основе данных образцов созданы эффективные сенсоры давления и температуры.
Характеристики полученных структур:
• Шероховатость алмазной подложки R_a < 15 нм;
• Точность ориентации кристаллографических граней не более 10’;
• Толщина пьезоэлектрической пленки AlN в диапазоне от 0,5 до 5,5 мкм;
• Толщина металлических пленок в диапазоне от 100 до 300 нм;
• Работоспособность от -100 до +600 °С;
• Работоспособность в диапазоне одноосного давления от 0 до 10 ГПа;
• Область рабочих частот: 300 МГц — 20 ГГц;
Разработаны образцы ОАВ сенсоров давления, работоспособные в интервале давлений до 10 ГПа
Разработаны экспериментальные образцы ПАВ-резонаторов и линий задержки на 400 — 1600 МГц
Разработаны экспериментальные образцы ПАВ-сенсоров давления на основе подложек из алмаза, работоспособные в интервале давлений до 150 МПа
ПАВ- и ОАВ-сенсоры давления на слоистых пьезоэлектрических структурах на основе алмаза имеют конкурентоспособные характеристики и могут быть использованы для измерений высоких и сверхвысоких давлений

4. Электрические и акустические свойства древесины. Материаловедение: конспект лекций [litres]

Испытания подтвердили высокие акустические свойства сэндвич-панелей Ц-XPS ТЕХНОНИКОЛЬ

Компания ТЕХНОНИКОЛЬ, ведущий международный производитель надежных и эффективных строительных материалов и систем, организовала исследование звукоизоляционных свойств теплоизоляции Ц-XPS. Проведенные в НИИ Строительной физики испытания доказали, что применение сэндвич-панелей Ц-XPS ТЕХНОНИКОЛЬ способно снизить уровень ударного шума на 18 дБ.

Исследование в НИИСФ РААСН соответствует требованиям ГОСТ 27296–2012 «Здания и сооружения. Методы измерения звукоизоляции ограждающих конструкций». Измерения звукоизоляции сборных полов и перекрытий проходили в специальных реверберационных камерах – смежных по вертикали помещениях, полностью изолированных друг от друга и от ограждающих конструкций.

Значение снижения ударного шума определено экспериментальным путем. На первом этапе звуковая нагрузка была направлена на плиту перекрытия, а на втором воздействие ударного шума испытывала на себе конструкция сборного пола. В основе системы сборного пола уложен геотекстиль плотностью 150 г/ м³ толщиной 1,5 мм и плита Ц-XPS толщиной 50 мм.

По итогам измерений индекс улучшения изоляции ударного шума в конструкции сборного пола составил 18 дБ. Это означает плиты Ц-XPS в совокупности со слоем геотекстиля на 18 дБ лучше защищают от ударного шума, чем плиты перекрытия без дополнительной звукоизоляции.

Напомним, что компания ТЕХНОНИКОЛЬ запустила производство сэндвич-панелей Ц-XPS в 2019 году. Теплоизоляционный материал состоит из экструзионного пенополистирола, покрытого слоем высокопрочного полимерцементного бетона и полностью соответствуют тренду на сокращение сроков строительства. Наличие защитного слоя позволяет избежать мокрых процессов там, где ранее требовалась укладка бетонной стяжки.

Испытания в НИИ Строительной физики продемонстрировали, что конструкция «плавающего пола» со слоем геотекстиля и сэндвич-панелями Ц-XPS ТЕХНОНИКОЛЬ в составе не только обладает высокими теплозащитными свойствами, но и обеспечивает защиту от ударного шума в 60 дБ. Полный текст документа доступен по ссылке: https://xps.tn.ru/upload/iblock/8be/yrb2n3aheepdd82el63tycb3b7yrlu2k/Zaklyuchenie-udarnyy-shum-TS_XPS.pdf

«Сэндвич-панель ТЕХНОНИКОЛЬ Ц-XPS активно применяется в строительстве для решения самых разных задач, в том числе и для изоляции перекрытий. Популярность материала и систем с Ц-XPS в составе легко объяснить – технологичность монтажа и высокие теплоизоляционные свойства, — комментирует Дмитрий Михайлиди, директор по развитию направления «Полимерная изоляция» ТЕХНОНИКОЛЬ. – Однако для нас было важно проверить, насколько данное решение влияет и на акустический комфорт. Для системы плавающего пола существенным показателем является звукоизоляция от ударного шума, то есть способность снизить распространение структурного шума от пола по конструкции. Исследования в акустической лаборатории при НИИ Строительной Физики подтвердили, что ТЕХНОНИКОЛЬ Ц-XPS толщиной 50 мм и прослойкой из геотекстиля снижают уровень ударного шума на 18дБ. Это означает, что решение может быть рекомендовано для применения в жилых и общественных зданиях в соответствии с требованиями СП 51.13330.2021 “Защита от шума”».

Акустические материалы и их различные типы

Когда интенсивность звука больше, это создает большие проблемы или неудобства для определенной области, такой как аудитория, кинозал, студия, центр отдыха, развлекательный зал, читальный зал колледжа. Следовательно, очень важно сделать эту зону или комнату звуконепроницаемой, используя подходящий материал, называемый «акустическим материалом». Он измеряется в дециблах (дБ).

Акустический материал играет жизненно важную роль в различных областях строительства.В студии, классе, читальном зале, кинотеатре требуется большая концентрация для прослушивания, поэтому акустическая обработка обеспечивается таким образом, чтобы контролировать внешний и внутренний звук различных зданий до тех пор, пока звук не будет слышен без каких-либо помех. или беспокойство.

Типы акустических материалов

Акустическая штукатурка.
Акустическая плитка.
Фанера перфорированная.
Штукатурка волокнистая.
Доска обрезная.
Целлюлозный картон.
Картон из прессованного волокна.
Войлок для волос.
Плиты из пробковой доски.
Пеностекло.
Плиты асбестоцементные.
Термоуголь.
Пенопласт.
ДСП.
Прокладка пробковая лист.
Войлок для волос.
Акустическая пена.

Свойства акустического материала

Звуковая энергия улавливается и адсорбируется.
Обладает низким отражением и высоким звукопоглощением.
Более высокая плотность улучшает эффективность звукопоглощения на низких частотах.
Материал более высокой плотности помогает поддерживать низкую воспламеняемость. Следовательно, акустический материал должен иметь более высокую плотность.
Он контролирует уровни звука и шума от машин и других источников для улучшения состояния окружающей среды и соблюдения нормативных требований.
Акустический материал снижает энергию звуковых волн при их прохождении.
Подавляет эхо, реверберацию, резонанс и отражение.

Использование акустического материала

Акустические материалы могут использоваться для снижения шума и поглощения шума.
Делает звук более отчетливым, слышимым без каких-либо помех.
Подавляет эхо, реверберацию, отражение и резонанс.
Важные технические характеристики продуктов для шумоподавления и шумопоглощения включают шумоподавление и коэффициент шумоподавления.
Виниловые блоки акустического барьера предотвращают прохождение воздушного шума (уличное движение, голоса, музыка) через стену, потолок или пол.
Акустическая пена и акустическая потолочная плитка поглощают звук, чтобы минимизировать эхо и реверберацию в помещении.
Звуконепроницаемые двери и окна предназначены для уменьшения передачи звука.
Строительные технологии, такие как конструкция с двойными стенами или конструкция с полой стеной и ступенчатые стенные стойки, могут улучшить звукоизоляцию комнаты.
Звуконепроницаемая стена (обработанная точным материалом) может включать звукоизоляционные и акустические материалы, чтобы соответствовать требуемым значениям класса звукопередачи (STC).

Акустические материалы, доступные на рынке

1. Basotect®

Basotect® — это легкая пена с открытыми порами, изготовленная из меламиновой смолы. Он гибкий, удобный в обращении. Легко разрезать и установить. Он доступен в виде листа, а также в предварительно нарезанном или профилированном виде по размеру и форме. Естественный цвет пены — светло-серый, хотя он также доступен в различных функциональных или декоративных облицовках и тканях, на которые можно нанести гибкое покрытие из ПВХ.Он разработан для использования в тепло- и звукоизоляции.

Свойства Basotect®

Огнестойкий.
Обладает высоким звукопоглощением.
Термостойкий.
Имеет малый вес.
Обладает хорошей теплоизоляцией.

Применение Basotect®

Используется в строительстве, например, потолочных панелях для офисов, конференц-залов и т. Д.
Он широко используется в студиях звукозаписи для работы со стеновыми панелями, потолочной плиткой и безэховыми клиньями.
Используется в машинном отделении и жилых помещениях морского корабля.
Используется в автомобилях для отделки двигателя и под капотом.
Используется в промышленности в качестве облицовки корпусов и подвесных поглотителей.

2. Звуковое волокно Rock

Звуковое волокно «Камень» изготовлено из негорючего каменного волокна. Он доступен в четырех вариантах толщины. Поставляется в виде плит размером 1000 х 600 мм. Плиты также могут поставляться как часть акустического композитного продукта со свинцовыми или полимерными перегородками.

Свойства звукового волокна-камня

Устойчивость к высоким температурам.
Обладает отличными звуковыми и тепловыми качествами.
Легко разрезать и установить.

Применение звукового волокна

Так как он обладает отличными звуковыми и тепловыми качествами, что делает его идеальным выбором для изоляции полых стен, пола и потолка.
Каменные плиты из звукового волокна особенно подходят для акустического заполнения перегородок и потолков, обеспечивая высокий уровень контроля как воздушного шума, так и звука, создаваемого конструкцией.
Он также подходит для звукопоглощения в облицовке зданий, при этом плиты 600 Н / м³ особенно хороши в звуковых студиях.
Плиты 450 Н / м³ могут также использоваться для перекрытия небольших пустот, в частности, щелей под скатной крышей в жилых домах.

3.DMP2 Демпфирующий мат

Амортизирующие маты

DMP2 — это легкий вязкоупругий полимер на основе ПВА. Он разработан для использования в акустических системах, где требуется высокий уровень гашения вибрации.Эти материалы имеют самоклеящуюся основу. Он доступен в листах стандартных размеров 1600 x 1000 мм или вырезан по форме.

Применение демпфирующих матов DMP2

Он широко используется для снижения вибрации листового металла и других резонансных поверхностей, таких как детали кузова автомобиля, панели машин, стальные раковины, стол и т. Д.
DMP2 особенно подходят для чистых помещений.

4. Демпфирующие маты (DM3, DM5, DM5A, DM 10)

Амортизирующие маты изготавливаются из битума с добавлением минеральных наполнителей и синтетического каучука, образующего высоковязко-эластичный продукт.Он доступен в четырех стандартных вариантах. Амортизирующие маты имеют самоклеящуюся основу.

Применения демпфирующих матов:

Барьерные маты используются для уменьшения вибрации листов, металла и других резонирующих поверхностей, таких как детали кузова автомобиля, панели машин, стальные раковины, стол и т. Д.
Улучшает звукоизоляцию за счет увеличения массы конструкции.

5. Звуковое волокно-поли

Изготовлен из нераздражающих водоотталкивающих полиэфирных волокон.Он разработан для использования в системах звукоизоляции и теплоизоляции. Он может поставляться в виде листов в упаковках по 10 штук или вырезаться по определенному размеру и форме. Он также может поставляться в обернутом тканью виде для архитектурных применений или с другими очаровательными облицовками.

Свойства звукового волокна-поли

Устойчив к гниению, без запаха, негигроскопичен, не поддерживает вредителей.
Не будет способствовать росту грибков или бактерий.
Он имеет стабильные размеры в различных условиях температуры и влажности.
Для долгосрочной защиты его следует хранить в сухом, хорошо проветриваемом помещении.

Применение звукового волокна-поли

Звуковые листы из стекловолокна особенно подходят для архитектурных строительных конструкций, таких как стеновые или потолочные панели.
Также используется в низкотемпературном отопительном и вентиляционном оборудовании.

6. Изоляционные одеяла

Существует два типа изоляционных покрытий с названиями SCL и SCP.Есть шумоизоляционные стеганые одеяла. SCL и SCP могут поставляться в виде листов стандартного размера 2000 x 1200 мм или могут поставляться как детали, изготовленные индивидуально для конкретного применения. Одеяла могут быть прошиты и окантованы по краям, а также могут поставляться с петельками или липучками для фиксации. SCl и SCP также доступны с другими покрытиями с более высокими характеристиками. SCL изготавливается из двух слоев стеганого стекловолокна и свинцового сердечника с износостойким стеклотканевым материалом с покрытием из ПВХ снаружи.SCP изготовлен из двух слоев стеганого стекловолокна и полимерного барьерного сердечника с износостойким стеклотканевым материалом с покрытием из ПВХ снаружи. Эти высокоэффективные одеяла предлагают экономичную альтернативу SCL.

Свойства изоляционных покрытий

Они очень гибкие и долговечные.
Они огнестойкие, а также устойчивы к большинству обычных жидкостей, минеральных масел и нефти.

Применение изоляционных покрытий

SCL — это высокоэффективные изоляционные покрытия, которые предназначены для установки под капотом транспортных средств, заводского оборудования, сельскохозяйственных транспортных средств и промышленных насосов.

7. Барьерные коврики

Он состоит из термопластичного полимера с эфирами фталевой кислоты и минеральными наполнителями, что делает его чрезвычайно прочным и гибким продуктом. Доступен он просто, с самоклеящейся основой или с усиленной фольгой класса «0». Доступен толщиной 2,5 мм и 4,5 мм.

Свойства барьерных матов

Это черный цвет.
Плотность варьируется от 50 до 100 Н / м².
Его твердость 90 °.
Устойчив к огню.
Его рабочая температура составляет 90 ° C в течение длительного периода и 120 ° C в течение короткого периода.

Применение барьерных матов

Барьерные маты предназначены для увеличения массы и снижения передачи шума на различных изделиях, включая механическое и электрическое оборудование, автомобильные компоненты и широко используются в строительной отрасли на стенах, полах, потолках и т. Д.

8. Задержка звука

Звукоизоляция L и P — это два типа шумоизоляционных покрытий.Звукоизоляция L изготовлена из двух слоев стекловолокна со свинцовым сердечником и армированной фольгой класса «0», наружными пароизоляционными покрытиями. Внутренний слой из стекловолокна простеган с подкладкой из холста для предотвращения разрыва волокна. Звуковая задержка P — это экономичный гибкий полимерный барьерный мат, облицованный пароизоляцией из фольги класса «0» и не раздражающим внутренним слоем из полиэфирного волокна.

Приложения звуковой задержки

Предназначен для предотвращения выхода шума из воздуховодов и трубопроводов за счет чрезмерного обертывания, сдерживающего шум внутри воздуховода.
В нем используется техника разделенных масс, то есть тяжелый барьерный слой, изолированный от поверхности воздуховода или трубы упругим слоем изоляции, действующим как пружина.
Sound Lag L используется в приложениях, требующих высокого уровня теплоизоляции и улучшенного звукопоглощения.
Обладает хорошими акустическими характеристиками.

9. Звуковая пена, S

Это гибкий пенополиуретан с открытыми порами, обладающий отличными звукопоглощающими качествами в широком диапазоне частот.Доступен на гладкой или самоклеящейся основе. Его легко обрабатывать, резать и устанавливать. Он может быть доступен в виде листа толщиной от 6 мм до 100 мм, или он также может быть доступен для высечки по размеру и форме. Он также может быть доступен как часть акустического композитного продукта со свинцово-полимерными барьерами или демпфирующими листами.

Применение звуковой пены S

Самозатухающая акустическая пена.
Он широко используется в автомобильной промышленности для автомобилей и компрессоров, генераторов, корпусов.

10. Звуковая пена, 0

Это гибкий пенополиуретан с открытыми порами, обладающий отличными звукопоглощающими качествами в широком диапазоне частот. Он доступен на гладкой или самоклеящейся основе. Его легко обрабатывать, резать и устанавливать. Это негорючая акустическая пена черного цвета. Он пропитан антипиренами, что позволяет материалу достичь класса огнестойкости «0», как это определено строительными нормами.

Применение звуковой пены 0

Он широко используется в системах кондиционирования и обработки воздуха, воздуховодах, а также в компрессорах, генераторах, корпусах и других приложениях.

Наиболее распространенные области применения акустического материала

Акустика для домашних кинотеатров.
Звукоизоляция стен.
Звукоизоляция потолка.
Студия акустики.
Звукоизоляция полов и футбола.
Акустика офисных и конференц-залов.
Промышленная акустика.
Звукоизоляция труб.
Акустика храмов и культовых сооружений.
Акустика для ресторанов и салонов.

Вы можете прочитать:

Определение почвы? Формирование и индексные свойства почвы.
Что такое твердые отходы — источники и классификация

Нравится:

Нравится Загрузка …

Акустические свойства строительных материалов для шумоподавления в зданиях

🕑 Время чтения: 1 минута

Акустические свойства здания основаны на акустической природе строительных материалов и на том, как звук передается через прилегающие элементы конструкции. Шум — это нежелательный звук, который считается помехой в зданиях жилого или домашнего назначения.Чтобы здания имели хорошие акустические характеристики, они должны обладать хорошей звукоизоляцией. Звукоизоляция зданий — это свойство, которое необходимо учитывать на начальных этапах планирования. Планирование структурных элементов, чтобы сделать их звукоизоляционными, является одним из соображений. И второй — это планирование участка, на котором должно быть расположено здание. Строительство здания, спроектированного рядом с проезжей частью, которая сильно подвержена движению транспорта, может причинить большие неудобства жильцам, проживающим там.Более подробный взгляд на предмет и его соображения поясняются ниже.

Звукоизоляция зданий Свойство звукоизоляции строительных материалов — это способность уменьшать звук через перегородку. Для хорошего традиционного офисного здания звукоизоляция считается хорошей, когда она находится в диапазоне 45 дБ. Это значение можно объяснить следующим образом. Если в комнате создается звук с уровнем 65 дБ, то ресивер, находящийся в соседней комнате, принимает звук с уровнем 20 дБ.Это значение еле слышно. Теперь, если уровень увеличится до 75 дБ, что является повышенным голосом, тогда уровень звука в соседней комнате будет 30 дБ, что хорошо слышно. Мы должны иметь в виду, что звукоизоляция дает свойство того, сколько звука теряется, а не звук, восстанавливаемый в помещении. Нежелательный и неожиданный звук всегда считается шумом, и это действительно вопрос акустических свойств здания.

Методы уменьшения нежелательного звука в зданиях В этом разделе объясняются некоторые физические методы, применяемые инженерами, архитекторами и строителями для снижения шумового воздействия.Из-за нехватки земли, а также из-за роста населения инженеры вынуждены брать доступную землю и обрабатывать ее в соответствии с нашими потребностями. Итак, четыре основных действия, которые могут быть применены для уменьшения шумового воздействия, которые совместимы с любым типом земли, деятельностью или использованием, это:

Планировка площадки
Проект
Методы строительства
Строительные преграды

Планирование строительной площадки Метод планирования площадки в акустических свойствах зданий заключается в том, чтобы расположить здания на участке земли, который минимизирует сильные шумовые воздействия.Это достигается за счет использования естественной формы, а также контуров участка. Одним из таких шагов является защита жилой зоны или другой нечувствительной деятельности от шума нежилой землей, открытым пространством или заградительными зданиями.

Строительное проектирование Метод архитектурного проектирования реализует концепции снижения шума в деталях отдельных элементов здания. На этом этапе больше заботятся о высоте, планировке комнаты, размещении балконов и окон.

Способ конструкции Отдельные элементы зданий можно улучшить, изменив материалы конструктивных элементов или внутреннюю конструкцию, чтобы обеспечить хорошую звукоизоляцию. Это уменьшит передачу шума через стены, окна, двери, потолок и пол. Были разработаны новые концепции звукоизоляции, относящиеся к этому этапу.

Ограждения строительные Барьеры для сопротивления шуму, которые размещаются между чувствительными к шуму участками и источником шума.Возможны различные типы барьеров, такие как стены, заборы из разных материалов, посадки деревьев и кустарников в гуще, создание бермы из земли и сочетание отдельных элементов.

Акустические свойства строительных материалов Во многих случаях помощь акустического дизайнера требуется после того, как строительство здания будет завершено и в нем будет наблюдаться высокий уровень шума. Дискомфорт, с которым сталкивается житель, проживающий или использующий его, должен быть направлен на реконструкцию здания для шумоизоляции.Таким образом, всегда необходимо иметь предварительную планировку, в основном для строительных конструкций, подверженных шумовым помехам. Осведомленность об акустических свойствах строительных материалов в некоторой степени поможет нам сделать правильный выбор в отношении того, какой материал выбрать, когда акустика является важным фактором. Некоторые из них описаны ниже:

Акустические свойства Каменная, бетонная или каменная кладка Масса и жесткость — два фактора, которые делают материал очень шумостойким.Бетонная стена более эффективна, чем кладка. Каменная кладка пола или стен действительно хорошо работает. Массивные материалы, такие как камень, бетон, могут задерживать высокие звуковые волны, которые менее устойчивы к менее массивным материалам. Бетонные плиты действительно хорошо справляются со звукоизоляцией.

Акустические свойства древесины и сопутствующих товаров Они менее плотные, чем кладка. У них меньшие показатели по звукоизоляции. Древесина МДФ более массивна, поэтому некоторые внутренние стены добавляют для увеличения массивности.Самый распространенный материал — фанера, которая используется в многослойных интерьерах для придания ей звукоизоляции. В основном дерево используется в помещениях, где требуется идеальное звучание. Он может отражать звук, что может считаться важным свойством для обработки звука. Он легко резонирует, что способствует поглощению звука, часть которого проходит сквозь материал, а часть отражается. Поэтому они используются при изготовлении инструментов.

Акустические свойства стали По своим характеристикам и структуре сталь является одним из лучших материалов для звукоизоляции.Из-за высокой стоимости имеет меньшее применение. Он очень плотный и массивный по своей природе. Сталь переносит звук через вибрацию материала. Эта передача звука называется структурной вибрацией. Нормальный случай — это воздушная вибрация, которая незаметна.

Акустические свойства стекла и прозрачных материалов Стекло по своей природе массивное. Это новая разработка поглощающих стеклоподобных материалов, которые обладают свойством поглощать больше звуковых волн вместо того, чтобы отражать их.Материал сделан из оргстекла или более тонкой прозрачной фольги с крошечными отверстиями. Их приложение поступает в звуковые студии.

Звукоизолирующие материалы Пену, стекловолокно, минеральную вату и т. Д. Можно рассматривать как знакомые нам изоляционные материалы. Материал из стекловолокна приобретает более высокие звукопоглощающие свойства. Эти материалы поглощают звук, уменьшая скорость частиц, переносящих звуковые волны в воздухе. При низкой скорости давление высокое. Теперь древесные материалы поглощают больше звука при высоком давлении.Звуковые волны усиливаются у границ комнаты. Итак, нужно внимательно относиться к обустройству границ или стен. Для нескольких границ, таких как двугранные или трехгранные стенки, звуковые волны находятся под более высоким давлением.

Акустические свойства резины и пластика Известными материалами являются винил, неопрен и т. Д. Эти материалы используются для изготовления недорогих и экономичных акустических устройств. Но их использование почти считается ограниченным. Их можно использовать в качестве механических изоляторов для плавающего стекла, предотвращая передачу колебаний диафрагмы на стены. Подробнее: Контроль шума в зданиях с помощью методов архитектурно-акустического проектирования Как спланировать лучший акустический контроль в здании? Строительные методы контроля шума в здании

Механические и акустические свойства звукопоглощающего материала из натурального волокна и полиэстера

Звукопоглощающий композитный материал из древесного волокна и полиэфирного волокна был произведен с использованием технологии вспененного полиэстера и древесины. на основе композитной технологии.В этом исследовании изучались физико-механические свойства и влияние удельного сопротивления воздушного потока материалов и глубины пустот позади на звукопоглощающие характеристики композитного материала. Результаты показали, что композит с лучшими физико-механическими свойствами и звукопоглощением был получен при температуре горячего прессования 150 ° C, времени горячего прессования 10 минут, соотношении древесного волокна и полиэфирного волокна 3: 1, содержании пенообразователя 8%, а номинальная плотность 0,2 г / см ³; композитный материал обеспечивает превосходное звукопоглощение с удельным сопротивлением воздушного потока 1.98 × 10 ⁵ Па / м ²; пик акустического поглощения смещался в сторону более низких частот при увеличении длины полостей.

1. Введение

Шум стал одним из четырех основных типов загрязнения в мире. Постоянное воздействие шума может вызвать всевозможные проблемы со здоровьем, такие как потеря слуха, сердечно-сосудистые заболевания и нарушение сна [1]. Совершенно необходимо производить экономичные и экологически чистые материалы, которые могут снизить шумовое загрязнение.

Натуральные волокна широко используются для производства экологически чистых композитных материалов. Натуральные волокна, такие как древесина, конопля и скорлупа кокосовых орехов, обладают большим потенциалом для замены дорогостоящих синтетических волокон при производстве звукопоглощающих панелей из-за их большого количества, низкой стоимости обработки и естественной ячеистой структуры, которая может эффективно поглощать акустическую энергию.

Пористые материалы являются важными звукопоглощающими материалами. Исследования звукопоглощающих свойств различных пористых материалов проводились с 1970-х годов.Исследование Делани и Бэзли на стекловолокне и минеральной вате показало, что коэффициент поглощения сотовых звукопоглощающих материалов был ниже на низких частотах и сохранял тенденцию к увеличению при повышении частоты. Они создали эмпирическую модель коэффициента звукопоглощения с удельным сопротивлением воздушного потока [2]. Однако этот метод действовал только для ограниченных типов материалов с определенными характеристиками. Луо и Ли предположили, что композиты, армированные натуральным волокном, имеют лучшие акустические свойства, чем их синтетические аналоги, но все же не отвечают требованиям, предъявляемым к акустическим материалам [3].Исследование Эрсоя и Кучука показало, что пик поглощения сместился с 6300 Гц на 4000 Гц, когда толщина чайного волокна была увеличена вдвое [4]. Зулкифли и др. работали с кокосовым волокном и обнаружили, что коэффициент поглощения может достигать 0,70–0,80 в диапазоне частот 1000–1800 Гц [5]. Наранг изучил влияние поверхностной плотности, морфологии волокон и содержания связующего волокна на звукопоглощающие свойства полиэфирного ДВП и обнаружил, что коэффициент поглощения увеличивается с увеличением поверхностной плотности на низких и средних частотах.Наилучшие абсорбционные свойства были получены при содержании связующего волокна 35% [6]. Исследование Кучука и Коркмаза смеси натуральных волокон и нетканых материалов показало, что физические свойства смешиваемых материалов имеют большое влияние на звукопоглощающие свойства смешанного материала. Результаты показали, что по мере увеличения толщины материалов воздухопроницаемость уменьшалась, а сопротивление потоку улучшалось, что приводило к усилению звукопоглощения [7].

Механизмы звукопоглощения композита были следующими тремя аспектами: (1) когда акустические волны распространяются в волокнистый материал, воздух в порах волокна вибрирует и трется о стенки ячеек.Создаваемое вязкое сопротивление превращало акустическую энергию в ослабление тепловой энергии. (2) Воздух в порах нагревается при сжатии и охлаждается при расширении. Теплопроводность материалов заставляла акустическую энергию постепенно переходить в тепловую, и это было необратимо. (3) Вибрация самого волокна также может вызвать рассеяние акустической энергии. Эти три аспекта взаимодействовали и работали вместе над акустическими волнами, так что акустическая энергия передавалась [8–10].

Полиэфирное волокно широко используется, и плиты из полиэфирного волокна обладают характеристиками хорошего звукопоглощения, тогда как химически синтезированное полиэфирное волокно имеет проблему высокого загрязнения окружающей среды и высокой стоимости. Согласно принципу звукопоглощения, древесное волокно использовалось для замены частей полиэфирного волокна, что могло уменьшить загрязнение и снизить стоимость. В рамках этого исследования была проведена серия испытаний для определения оптимальных параметров процесса изготовления звукопоглощающего материала из композитного древесного волокна и полиэфирного волокна.Физические и механические свойства материала были измерены на основании соответствующих стандартов. Пористая микроструктура материалов наблюдалась с помощью сканирующей электронной микроскопии для анализа механизма поглощения звука. Коэффициенты звукопоглощения в различных условиях были протестированы методом передаточной функции с импедансными трубками. Взаимосвязь между звукопоглощающими свойствами композитных материалов и сопротивлением воздушному потоку, а также толщиной полостей была получена после сравнения и анализа.

2. Материал и методы

2.1. Материалы

Древесное волокно тополя было получено из исследовательского леса Китайской академии лесного хозяйства. Древесное волокно сушили до влажности 2–5%. Полиэфирное волокно было закуплено на заводе пластмасс Shandong Taian (ПЭТ, твердое волокно, круглое сечение, диаметр 30 мкм, м, длина 6 мм, удельный вес 1,36). В лабораторных условиях древесное волокно и полиэфирное волокно были предварительно искусственно смешаны в соотношении 3: 1, а затем равномерно перемешаны с помощью ветрового конвейера.Для получения изотропной структуры композитов использовалась технология воздушной укладки полотна. Полиэфирное волокно подавали в машину для формования полотна с воздушной укладкой для раскрытия и механического взбивания и разрыва для ослабления пучка волокон, а затем проходили через чесальную машину для расчесывания. Было добавлено древесное волокно, и гибрид снова прошел через сошник. Затем смешанные волокна формировали под действием центробежной силы и всасываемого воздушного потока. Изоцианатный клей (содержание твердого вещества 100%, технический) для связывания волокон был приобретен у Huntsman Polyurethanes Shanghai, Ltd.Содержание смолы составляло 12%. Высушенное гибридное волокно скатывалось в смесителе, в то время как клей наносился в виде спрея. Затем добавляли 8% пенообразователь (модифицированный пенообразователь ADC, закупленный у Shanghai Fine Raw Chemicals Co., Ltd., технический) для улучшения пористости. При нагревании ADC выделяет азот, окись углерода и аммиак. ADC представляет собой экзотермический пенообразователь, который может выделять неконтролируемое тепло и снижать вязкость расплава. Это приведет к образованию большого количества пузырьков и их соединению, чтобы сформировать отверстие большего размера, причем материал, составляющий пористую внутреннюю структуру пустот, увеличится.Температура разложения чистого ADC составляла от 190 до 210 ° C, а для модифицированного ADC — от 135 до 145 ° C, что соответствовало температуре отверждения клея.

Предварительно сформованное волокно было предварительно нагружено и затем подвергнуто горячему прессованию в течение 10 минут под горячим прессом (произведенным Шанхайской фабрикой по производству древесных плит, модель QD) при 150 ° C. Целевая плотность композитной древесноволокнистой плиты составляла 0,2 г / см ³, а конечный размер составлял 400 мм × 400 мм × 10 мм. Затем эти панели были разрезаны на тестовые образцы, соответствующие соответствующему стандарту для следующих тестов.

2.2. Методы

2.2.1. Измерение звукопоглощения

Согласно соответствующему стандарту тестирования [11], с использованием импедансных трубок (номер модели: UA-1630, Bruel & Kjar Co., Ltd., Demark) эксперимент проводился в полуэхогенной комнате при 20,0 ° C. и 50% относительной влажности (RH). Для каждой переменной было получено 1500 отдельных точек данных в диапазоне частот 50–6400 Гц каждые 4 Гц.

2.2.2. Измерение сопротивления воздушному потоку

Согласно соответствующему стандарту тестирования [12], удельное сопротивление воздушного потока было измерено с помощью испытательной системы прибора для измерения сопротивления потоку, использующего метод резервуара для воды (рисунок 1) в методе постоянного тока (DC).Уровни перепада давления над и под поверхностью образца измерялись путем регулирования времени прохождения одностороннего потока через цилиндрическую трубку.

3. Результаты и анализ
3.1. Физические и механические свойства композитного материала
Свойства композитного материала перечислены в таблице 1. Стандартные значения свойств, требуемые китайским промышленным стандартом LY / T 1718-2007 из световолокна [13], также приведены для сравнения. .Образцы композиционного материала были изготовлены по следующим параметрам: температура горячего прессования 150 ° С; составное время 10 мин; соотношение древесного волокна и полиэстера 3: 1; содержание пенообразователя 8%; и плотность мишени 0,2 г / см ³.
9044 9044 1 9044 1 9044 9044 содержание (MC) композитного материала было ниже нормативного требования. Это было связано с низкой гигроскопичностью полиэфирного волокна (MC <0,5%) и низким содержанием влаги в высушенном древесном волокне (2–5%).Степень расширения водопоглощения и MOR композитного материала за 2 часа превышает стандартные требования. IB композитного материала составлял 0,42 МПа, что указывает на то, что материал был достаточно прочным, чтобы выдержать регулярные манипуляции и установку.
3.2. Акустические свойства композитного материала
На рисунках 2 и 3 показаны структуры материала при разном увеличении.

Как показано на рисунке 2, материал содержал нерегулярные пористые структуры, состоящие из переплетенных волокон.На рис. 3 показаны отверстия, образовавшиеся от затвердевшего клея под действием пенообразователя. Эти СЭМ-изображения показали, что поры композита образованы пустотами между волокнами и порами, образованными вспенивающим агентом.
Коэффициент звукопоглощения композитного материала из древесного волокна и полиэфирного волокна показан на рисунке 4. Композитный материал имел более высокие коэффициенты звукопоглощения в высокочастотном диапазоне. Коэффициент поглощения был более 0,8 в диапазоне частот 2892–6500 Гц, а максимальный коэффициент поглощения был равен 0.97 при 4660 Гц. Композиционные материалы древесное волокно / полиэфирное волокно представляли собой волокнистые пористые композитные материалы, в которых переплетенные древесное волокно и полиэфирное волокно образовывали аналогичные пористые структуры внутри и снаружи; таким образом были созданы условия для входа в материалы акустических волн.

3.3. Факторы, влияющие на акустические свойства композитного материала
3.3.1. Влияние воздушного потока
Воздухопроницаемость материалов можно охарактеризовать с помощью сопротивления воздушному потоку, которое измеряется отношением статического перепада давления между обеими сторонами образца к скорости воздушного потока, когда воздух проходит через материалы.Удельное сопротивление потоку — это сопротивление потоку на единицу толщины испытуемого материала. Были измерены сопротивления течению 3 образцов с разной плотностью. Средний коэффициент поглощения был средним арифметическим из 6 значений коэффициента звукопоглощения на центральных частотах 1-октавного диапазона ширины полосы 125 ~ 4000 Гц. На рисунке 5 показана зависимость между средним коэффициентом поглощения и удельным сопротивлением воздушному потоку композита.

Средние коэффициенты поглощения каждого образца равны 0.70, 0,56 и 0,44 соответственно. Как показано на рисунке 5, коэффициент звукопоглощения резко снизился по мере увеличения удельного сопротивления потока. И между удельным сопротивлением воздушного потока и плотностью была сильная корреляция.
Фактически, когда плотность и удельное сопротивление воздушного потока увеличивались, средний коэффициент звукопоглощения сначала увеличивался, а затем уменьшался. В определенном диапазоне толщины материалов большая плотность означает более плотную структуру. Сопротивление частиц воздуха через материал было увеличено, а средний коэффициент звукопоглощения был уменьшен.Для определенного композиционного волокнистого материала было наилучшее сопротивление воздушному потоку и соответствующая плотность. Когда плотность композита была меньше, в материале было все больше и больше пустот, а также уменьшалось отражение и преломление акустических волн. Таким образом, акустические волны могли легко распространяться через материал. К тому же площадь внутренней поверхности была небольшой; трение и вязкое сопротивление между вибрирующей частицей воздуха и волокном были низкими. Следовательно, свойство звукопоглощения было плохим.Кроме того, когда плотность была больше чем и удельное сопротивление потока было слишком высоким, большая часть акустической энергии отражалась от поверхности, а не пропускалась, так что поглощающие свойства снижались. Согласно исследованию Хонга, по мере увеличения удельного сопротивления потока коэффициент поглощения снижался почти на всех частотах [14]. Однако удельное сопротивление потока мало влияло на положение пика коэффициента поглощения. Вышеупомянутое наблюдение уменьшения коэффициента поглощения было разумным, поскольку высокое удельное сопротивление потока имело тенденцию отражать приходящую акустическую волну, а не поглощать звуковую волну.Свойства звукопоглощения материалов можно регулировать, контролируя сопротивление потоку. Наилучшее удельное сопротивление воздушному потоку для звукопоглощающих материалов из композитных древесных волокон и полиэфирных волокон составило 1,98 × 10 ⁵ Па / м ².
3.3.2. Влияние глубины полости
Как показано на рисунке 6, коэффициент поглощения материала с полостью толщиной 10 мм между композитами и жесткой задней частью был выше, чем у материалов без полостей позади в диапазоне частот от 0 до 3000 Гц, а в диапазоне частот от 50 до 1500 Гц он был значительно увеличен.При увеличении толщины полости между композитами и жесткой спинкой до 20 мм коэффициент поглощения был выше, чем у полости толщиной 10 мм в диапазоне частот от 0 до 1500 Гц, тогда как он быстро уменьшался на частотах от 1500 Гц. Следовательно, он мог бы в значительной степени улучшить звукопоглощающие свойства композитных материалов в диапазонах низких и средних частот, создав за ними полости определенной толщины, тогда как улучшение становилось менее очевидным, когда толщина увеличивалась до определенного значения; Между тем коэффициент поглощения явно уменьшался на высокой частоте.В практическом применении обычно существует определенная глубина полости между материалом и жесткой спинкой, чтобы улучшить свойство звукопоглощения на низких частотах, что можно рассматривать как увеличение толщины материалов. В соответствии с акустическим принципом, когда толщина заднего слоя воздуха равнялась нечетной четверти длины волны, коэффициент звукопоглощения увеличивался до максимума. Это связано с тем, что звуковое давление на расстоянии 1/4 от жесткой основы было нулевым, а скорость вибрации частиц воздуха была максимальной, так что потери звуковой энергии, вызванные демпфированием трения, были максимальными.Другими словами, акустическая энергия максимально поглощалась композитным материалом, в то время как звуковое давление, которое составляло целые числа 1/2 длины волны вдали от жесткой основы, было максимальным, а скорость колебания частицы была равна нулю. Соответственно, коэффициент звукопоглощения был минимальным на соответствующей частоте. Этот символ часто используется для экономии материала при строительстве.

4. Выводы
Результаты этого исследования позволили сделать следующие выводы.(1) Композиционные материалы обладают превосходными физическими и механическими свойствами в условиях, в которых температура горячего прессования составляла 150 ° C, время компоновки составляло 10 мин, соотношение древесного волокна и полиэфира составляло 3: 1, содержание смолы составляло 12. %, содержание пенообразователя составляло 8%, а плотность составляла 0,2 г / см ³. (2) Свойство звукопоглощения композита древесное волокно / полиэфирное волокно было связано с удельным сопротивлением воздушному потоку. Коэффициент звукопоглощения материала увеличивался по мере уменьшения значений сопротивления воздушному потоку.Когда удельное сопротивление воздушного потока продолжало снижаться и превысило оптимальное значение, коэффициент звукопоглощения материалов начал снижаться. Оптимальное значение удельного сопротивления воздушному потоку композитных материалов составляло 1,98 × 10 ⁵ Па / м ². (3) Когда за композитным материалом были полости, пиковое значение звукопоглощения сдвигалось в сторону более низких частот. По мере увеличения толщины полостей увеличение коэффициента звукопоглощения в низкочастотном диапазоне становилось менее очевидным.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.
Выражение признательности
Авторы хотели бы поблагодарить Китайскую академию лесного хозяйства за финансовую и техническую поддержку в рамках проекта Государственного бюро лесного хозяйства 948 Внедрение международного передового плана по науке и технологиям в лесном хозяйстве «Рекомендация по технологии производства высокоэффективных композитных звукопоглощающих материалов на основе древесины. материалы »(2013-4-15).
Свойство звукопоглощения — обзор
3 Традиционные материалы для теплоизоляции зданий
Предыдущие исследования предлагали различные классификации для описания изоляционных материалов [20]. Рассмотренные материалы были разделены на категории по форме, составу [21] или теплообменным свойствам (т.е. обеспечивают ли они изоляцию массы или отражающую изоляцию) (рис. 2).
Рис. 2. Классификация рассмотренных изоляционных материалов.
Чтобы более четко представить большое разнообразие традиционных изоляционных материалов (Таблица 1), следующие подразделы организованы в зависимости от категоризации на основе формы изоляционных материалов и свойств теплообмена (Таблицы 1–3), чтобы обеспечить немедленное и практическое указание на возможные применения.Действительно, это важный драйвер, чтобы выбрать тот, который больше всего подходит для желаемого приложения.
Таблица 1. Традиционные изоляционные материалы
Текстовый элемент Плотность (г / см ³) MC (%) Толщина 2 ч Степень расширения водопоглощения (%) MOR (МПа) IB (МПа) Содержание эмиссии формальдегида (мг / 100 г)
Стандартные (функции) 4–12 12 2.0 — 9
Текстовое значение 0,20 3,7 5,9 2,6 0,42 0

3560 .03–0,04 Органическое хорошее —,24 904,24 90,4 Бетон с добавкой EPS
Традиционные материалы
Теплопроводность (Вт / м · К) Тип материала Огнестойкость Стоимость Типовые области применения 9057
Сыпучие изоляционные материалы
Минеральная и стекловата 0.04 Неорганический Очень хороший Низкий Полости неправильной формы или в качестве добавки для улучшения тепловых свойств бетонных элементов [15,22]
Перлит 0,04–0,06 Неорганический хорошее Низкое [15,22–24]
Вермикулит 0,06–0,07 Неорганическое Очень хорошее Низкое [20,22,25] Стекловолокно
Неорганическое Очень хорошее Низкое [15,22]
Напыленные и вспененные изоляционные материалы
Фенольная пена 0,02–0,03 Полости неправильной формы [26]
Полиуретан / полиизоцианурат 0,02–0,04 Органические Плохое / хорошее, дымы — Полости, неправильные формы 35 [26440]
Изоляционные материалы для плит и плит
Бетон + вермикулит и перлит Разные Неорганические — Средние Стены
Различный Неорганический — Низкий Стены [29]
Бетон, легированный вермикулитом 0.34 Неорганический — Низкий Стены [29]
Пенополистирол 0,04 Органический Плохой Стены 904 Низкие стены 904 , 22]
Экструдированный полистирол (XPS) 0,03–0,04 Органический Плохо Средний Стены, крыша, полы [15,22]
перлит / вертулит Неорганическое Очень хорошее Среднее Стены и крыша [20,22,24,25]
Войлоки и рулоны из стекловолокна 0.04 Неорганическое Очень хорошее Низкое Стены и крыша [15,22,26]
Стекловолокно 0,03–0,04 Неорганическое Очень хорошее Очень хорошее [15,22]
905
Высокоотражающие материалы Индекс солнечного отражения Тип материала Коэффициент теплового излучения Стоимость ^a
Холодные краски Разные Неорганические — Низкие Стены [30–33]
Холодные глиняные плитки Разные, почти до 80% Неорганические 0 Неорганические.87–0,90 Низкая Крыша [34]
Холодные растворы Разные, до 66% Неорганические 0,99–1,1 Низкие Стены [34]
Таблица 2. Натуральные изоляционные материалы
низкий 904ipp34 0.05 [42] Пол и крыша [21,26] 90440
Натуральные, биологические и переработанные / повторно используемые изоляционные материалы
Теплопроводность (Вт / м · К) Тип материала Огнестойкость Стоимость Типичные области применения Ссылки
Сыпучие изоляционные материалы
Пробка 0.04 и 0,05 Органический Хороший Очень низкий Пол, крыша и стены [21,26,36,37]
Зерновой гранулят 0,05 Органический Различный Верхние этажи или крыши [38]
Морская трава 0,043–0,050 Органический Очень низкий Стропила или двустенные крыши [38]
Органический Хороший Очень низкий Полости неправильной формы [38]
Изоляционные материалы для войлочных плит и плит
Древесные волокна. Обычно плохое, в зависимости от добавок и применения, различные Очень низкое Пол, крыша и стены [26,39,40]
Волокна кокоса 0.04–0,05 Органический Очень низкий Пол, крыша и стены [38,41]
Волокна целлюлозы Органический Очень низкий Пол и крыша
Пробковые плиты 0,04–0,05 Органический Очень низкий Пол, крыша и стены [38,43,44]
Лен 0,042–0,075 Органический низкий Стропила или двустенные крыши [26,45]
Конопля 0.038–0,060 Органический Очень низкий Пол и крыша [26,46]
Хлопок и овечья шерсть 0,035–0,060 Органический Очень низкий
Ячеистое стекло 0,038–0,050 Неорганическое Хорошее Низкое Пол, крыша и стены [25,45]
Прочее Трости 0.06–0.10 Органический Обычно плохой, в зависимости от добавок и применения (например, в зависимости от сжатия тюков), различный Очень низкий Наружная изоляция стены [16,47–51]
Тюки соломы 0,04 до 0,08 Органический Очень низкий Наружная изоляция стены [52–54]
Картон 0,05–0,06 Органический Очень низкий Изоляция стен ]
Резина 0.1–0,14 Неорганическое Очень низкое Разное [26]
Рециклированная резина 0,034 Неорганическое Очень низкое Различное Электрическое бетон 0,8–0,02 Неорганический Очень низкий Смешанный с бетоном [57]
Отходы текстильной промышленности 0,044 In./ органический Очень низкий Смешанный с бетоном [58]
9057 Каталожные номера
Высокоотражающие материалы Индекс солнечного отражения Тип материала Типичная тепловая излучательная способность 82
Легкий камень 73% –79% Неорганический 0,89 Различный Стена, крыша [12,59,60]
Различный Легкий , до… Неорганическое 0.90 Очень низкий Крыша, вертикальные стены из габионов [61,62]
Таблица 3. Инновационные и превосходные изоляционные материалы и системы
Смена материалов (PCM)
Инновационные и превосходные изоляционные материалы и системы
Теплопроводность (Вт / м · К) Тип материала Огнестойкость Стоимость Типовые области применения Каталожные номера
Современные материалы
Вакуумная изоляция 0.001–0,009 Композитный Хороший Высокий Стены [15,63–65]
Газонаполненные панели (GFP) 0,01–0,04 Композит — Стены [65,66]
Аэрогель 0,013–0,022 Различный Различный / плохой Высокий Стены, окна [26,67,68]
— Различный — Высокий Стены, крыша, окна [64,69–78]
Инновационно-концептуальные материалы
Вакуумные изоляционные материалы ) 0.004 Композит — Высокий Стены [65]
Газоизоляционные материалы (ЖИМ) 0,010–0,04 Композит — 4 Высокие стены 4
Наноизолирующие материалы (NIM) 0,004 Композит — Высокий Стены [65]
Динамические изоляционные материалы (DIM) — — — — — — — — Высокая Концептуальная [65,79]
Натуральные и биологические изоляционные материалы, а также переработанные или повторно используемые изоляционные материалы представлены в отдельном подразделе в связи с растущей важностью таких экологически безопасных решений. (Таблица 2).
Свойства композиции также описываются с указанием характеристик для каждого рассматриваемого материала. В частности, проводится различие между органическими и неорганическими материалами. В настоящее время в тренде органические материалы, так как они происходят из естественной растительности и, как правило, легко повторно используются и перерабатываются, поэтому они более экологичны. Более того, такие материалы более безопасны с точки зрения токсичности, чем большинство неорганических материалов. С другой стороны, неорганические материалы происходят из невозобновляемых источников, но обычно обладают более высокими тепловыми характеристиками, а также более высокой устойчивостью к влаге и огню.Однако следует указать, что «неорганический» или «органический» не означает неприродный или натуральный, поскольку многие природные материалы являются неорганическими [25,38].
3.1 Изоляционные материалы с неплотным заполнением
Что касается обзора традиционных изоляционных материалов, то изоляционные материалы с рыхлым заполнением в основном используются для заполнения неправильной формы или в местах, которые иным образом очень труднодоступны. Диспергированные мелкие частицы, составляющие изоляционный материал, можно вдувать или заливать. В качестве дополнительного применения их форма позволяет смешивать их с другими материалами, например, с бетоном, образуя таким образом более легкий и энергоэффективный бетонный элемент.
Изоляция с неплотным заполнением подвержена воздействию влаги, которая со временем может снижать тепловые свойства [25] и образовывать грибки внутри полости стены, где они устанавливаются.
Как описано Аль-Хомудом [22], изоляционные материалы с неплотным заполнением включают стекловолокно, стекловату и минеральную вату, целлюлозу, перлит и вермикулит.
Каменная и стекловата (рис. 3A) — это синтетическая неорганическая [15] минеральная вата, состоящая из расплавленного и отработанного камня или стекла. Коэффициент теплопроводности рыхлой минеральной ваты составляет около 0.04 (Вт / м · К) [22]. Он также обладает отличной огнестойкостью и очень хорошими звукопоглощающими характеристиками. Его нельзя использовать в качестве пароизоляции или инфильтрационного барьера из-за плохих характеристик в этих областях. К тому же это не дорогой материал.
Рис. 3. (A) Минеральная вата, (B) перлит и (C) неплотная изоляция из стекловолокна.
Перлит — неорганическое вулканическое стекло (рис. 3B). В основном он используется в качестве заполнителя для бетона, улучшающего свойства бетона [23].Теплопроводность перлита колеблется в пределах 0,04–0,06 (Вт / м · К) [15,22], в зависимости от температуры и плотности. Он также имеет очень хорошую огнестойкость, хорошую долговечность и может использоваться в качестве инфильтрационного и пароизоляционного материала. Как и минеральная вата, он не дорогой [24].
Подобно перлиту, вермикулит представляет собой недорогой неорганический материал на минеральной основе [25] с теплопроводностью 0,06–0,07 (Вт / м · К) [20]. Опять же, он имеет очень хорошую огнестойкость и долговечность; его можно использовать в качестве барьера для проникновения, но не в качестве пароизоляции, поскольку он медленно сохнет [22].
Наконец, стекловолокно — это неорганический материал на минеральной основе (рис. 3C). Он имеет очень хорошую теплопроводность (0,03–0,04 (Вт / м · К) [15,22]) и огнестойкость, а также звукопоглощающие свойства. Однако он имеет плохие характеристики с точки зрения инфильтрации и пароизоляции, а его долговечность снижается из-за влажности.
3.2 Напыляемые и вспененные изоляционные материалы
Напыляемые и вспененные изоляционные материалы включают фенольную пену, полиуретан и полиизоцианурат, которые можно распылять или вспенивать непосредственно на строительной площадке.
Фенольная пена [26] — это органический материал с высокой плотностью и очень низкими значениями теплопроводности, всего 0,02–0,03 (Вт / м · К), которые могут ухудшиться под действием влаги.
Полиуретан и полиизоцианурат — это органические полимеры [27,28] с теплопроводностью 0,02–0,04 (Вт / м · К). Для полиуретана теплопроводность зависит от размера ячейки (меньше, чем меньше ячейки) [26]. У него плохая огнестойкость, а у полиизоциануратов лучшая огнестойкость, но они выделяют токсичные пары.Оба могут использоваться в качестве барьеров для пара и проникновения.
3.3 Батты и плиты как изоляционные материалы
Из некоторых из вышеупомянутых материалов можно производить как волокнистые полотна, так и жесткие плиты. Эти типы изоляционных материалов наносятся слоями в стеновой системе, их можно готовить промышленным способом и легко наносить на месте.
Легкие бетонные блоки со смешанным вермикулитом и перлитом уже представлены в разделе «Изолирующие материалы насыпные.«Также для этой цели можно использовать пенополистирол (EPS) : в Schackow et al. [29], легкий пенополистирол и бетон, легированный вермикулитом, сравнивались с точки зрения механических и термических свойств. При рассмотрении тепловых свойств было продемонстрировано, что бетон, легированный вермикулитом, может достигать более низкой теплопроводности (всего 0,34 Вт / м · К). Однако следует также учитывать, что пенополистирол менее дорог и способен обеспечить лучшие механические свойства бетонному элементу.
EPS — это органическая пена с закрытыми порами, состоящая из полистирольных сфер и расширительного агента (обычно пентана, который токсичен). Обычно используется в досках (рис. 4А). Сообщается, что теплопроводность составляет около 0,04 Вт / м · К [15,22]. Он обладает плохой огнестойкостью и звукопоглощающими свойствами, при этом его можно использовать в качестве паро- и инфильтрационных барьеров.
Рис. 4. (A) плита EPS, (B) войлок из минеральной ваты и (C) изоляционные материалы из стекловолокна.
Аналогичным образом экструдированный полистирол (XPS) получают из массы XPS.Он плотнее пенополистирола. Значения теплопроводности колеблются от 0,03 до 0,04 Вт / м К, [15,22]. С точки зрения огнестойкости, звукопоглощения и пара / инфильтрации он похож на пенополистирол.
Вышеупомянутые перлит и вермикулит , обычно применяемые в качестве сыпучих изоляционных материалов, могут быть связаны вместе путем добавления волокон для структурных целей с образованием изоляционных плит.
Аналогично, минеральная вата , например стекловата и минеральная вата (рис.4В), можно использовать в виде войлока и рулонов с добавлением масла и смол. Батареи имеют то преимущество, что их можно легко изменить по размеру на месте. Его теплопроводность почти равна 0,04 Вт / м К.
Полиэтилен — это пластик, который в основном используется для упаковки. Его можно использовать как изоляционный материал в виде ватков и рулонов. Обладая плохой огнестойкостью, он имеет низкую стоимость и теплопроводность, равную 0,04 Вт / м К.
Наконец, стекловолокно используется в качестве войлока или рулона (рис.4C) для изоляционных целей, показывая теплопроводность, равную 0,03–0,04 Вт / м K, и хорошие свойства огнестойкости.
3.4 Материалы с высокой отражающей способностью
Как упоминалось в разделе «Анализ тепловых характеристик изоляционных материалов», низкое поглощение солнечного излучения, а следовательно, высокое отражение солнечного излучения, является ключевой характеристикой, которая позволяет отражающим материалам действовать как барьеры для солнечного излучения. таким образом поддерживая более низкие температуры поверхности и уменьшая тепловые нагрузки на здания [16].Пассивные стратегии «холодная крыша» и «охлаждающая оболочка» широко изучаются в литературе из-за их потенциала в снижении температуры воздуха и поверхности, а также потребности в энергии для охлаждения [80,81]. В основном светлые материалы обладают высокой отражающей способностью: эта характеристика обусловлена их высокой отражательной способностью в видимой части спектра, которая преобразуется в светлые цвета. Тем не менее, чтобы обеспечить более разнообразное, но все же энергоэффективное архитектурное выражение, были применены прохладные, но цветные материалы.В этих материалах используются свойства пигментов, отражающих инфракрасное излучение, , которые повышают коэффициент отражения солнечного света в инфракрасном диапазоне спектра. Были разработаны холодные цветные краски, холодные штукатурки и другие классные строительные материалы [30–33]. Глиняная черепица холодного цвета была разработана для энергетической модернизации исторических зданий: внешний вид такой же, как у традиционной глиняной плитки, но коэффициент отражения солнечного света значительно выше, что приводит к снижению спроса на энергию [34]. Также были реализованы растворы холодных цветов для применения в исторических зданиях [35], используя свойства пигментов, отражающих инфракрасное излучение.
Акустические свойства материалов для снижения вибрации и сопротивления на сверхточном станке
[1] J.L. Yuan, Z.W. Wang, D.H. Wen, B.H. Лу и Ю. Дай: Подбородок. J. Mech. Англ. Vol. 43 (2007), стр.35.
[2] ЧАС.Ван, С.К., С.Ю. Чан, К.Ф. Чунг и В. Ли: Международный журнал станков и производства, Vol. 50 (2010), с. 241.
[3] U.Magrini и P. Ricciardi: Proceedings of Inter-noise 2000, стр. 27-30, Ницца, Франция (2000).
[4] М. Бойт: J. Acoust. Soc. Являюсь., т. 28 (1956), с.168.
[5] М.Э. Делани, Э. Базли: Прил. Акуст. Vol. 105-116 (1970).
[6] Ю.Мики: Дж. Акуст. Soc. Jpn. Vol. 19-24 (1990).
[7] Y. Champoux, J.F. Allard: J. Appl. Phys. Vol. 70 (1991), стр. (1975).
[8] Y. Champoux и M.R. Stinson: J. Acoust. Soc. Являюсь. Vol. 92 (1992), стр. 1120.
[9] Л.С. Чен и Дж. Ван: Маленький двигатель внутреннего сгорания и мотоцикл. Vol. 39 (2010), стр.19.
Оценка физических, механических и акустических свойств Arundo donax L. Биомасса в древесностружечных плитах низкого давления и температуры
Реферат
Традиционно растительные волокна использовались в качестве сырья для производства строительных материалов; однако в прошлом веке они были заменены новыми минеральными и синтетическими материалами с производственными процессами, которые потребляют большое количество энергии.Целью этого исследования было определение механических, физических и акустических свойств панелей, сделанных из остатков гигантского тростника. Статья посвящена оценке звукопоглощения плит для использования в зданиях. В качестве материала использовались частицы тростника и карбамидоформальдегид в качестве клея. Панели были изготовлены с тремя размерами частиц, и было оценено влияние этого параметра на свойства плиты. Для определения коэффициента поглощения образцы испытывали в диапазоне частот от 50 до 6300 Гц.Результаты показали, что плиты имели средний коэффициент поглощения для диапазона низких и высоких частот со значительными различиями в зависимости от размера частиц. Плиты с размером частиц 2–4 мм можно отнести к звукопоглотителям класса D, тогда как плиты с размером частиц 0,25–1 мм показали наибольшие потери при передаче звука. В отличие от акустических свойств, чем меньше размер частиц, тем лучше механические свойства плит. Результаты показали, что это может быть подходящий звукоизоляционный материал для коммерческого использования.
Ключевые слова: гигантский тростник, композит, физические, механические и акустические свойства
1. Введение
Материал считается подходящим для звукоизоляции, если он способен поглощать звук и имеет высокий коэффициент звукопоглощения в целом. или часть спектра звуковых частот, слышимых человеческим ухом, в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. В настоящее время на рынке представлены технические материалы с хорошими акустическими свойствами, в том числе минерального происхождения (стекловата, минеральная вата и т. Д.).) и синтетического происхождения (пенополиуретан, полистирол и т. д.), которые не только потребляют много энергии при их производстве, но и обладают тем недостатком, что не поддаются биологическому разложению. Из-за экологических проблем, связанных с их производством, использование возобновляемых и экологических ресурсов увеличивается, поэтому использование экологически чистых материалов становится обычной практикой для снижения шума в зданиях. Одним из растительных материалов, используемых в качестве звукопоглотителя, является древесина в виде панелей или ДСП.Древесные остатки, используемые для производства древесных материалов, считаются экологически устойчивыми, экономически жизнеспособными и социально приемлемыми [1], но мы ищем подходящие заменители, чтобы избежать обезлесения. Были предприняты попытки сократить использование древесины в древесностружечных плитах путем введения смесей лесных отходов [2], целых деревьев [3], обрезки садовых деревьев [4,5] и обрезки фруктовых деревьев [6]. Чтобы удовлетворить спрос, вызванный сокращением поставок массивной древесины и древесных материалов, значительно расширились исследования по использованию растительных волокон для разработки новых звукоизоляционных продуктов.
В целом растительные материалы пористы и являются хорошими звукопоглотителями с хорошими звукоизоляционными свойствами в широком диапазоне частот. Тот факт, что растительные волокна могут быть дешевле, легче и экологичнее, объясняет, почему их изучали как альтернативу синтетическим волокнам [7]. Некоторые растительные волокна, такие как кенаф, уже представлены на рынке, поэтому их можно использовать более широко. Asdrubali et al. [8] утверждают, что свойства растительных волокон аналогичны синтетическим волокнам.В качестве замены акустических материалов были проведены различные исследования с использованием древесностружечных плит с использованием различных видов растительных отходов [9,10,11,12,13,14,15], включая стебли риса [15,16], кокосовый орех [17, 18,19,20,21,22,23], кенаф [24,25,26], бамбук [27,28,29], сизаль [18,26,30], люффа [31], сахарный тростник [32], джут с латексом [33], масличная пальма [34,35,36,37,38,39], Arenga pinnata [40,41], финиковая пальма [23,42] и пальма Вашингтония [43].
Ян и др. [15] изготовили акустические панели из стеблей риса с удельной плотностью 400 и 600 кг · м ⁻³, которые подходили в качестве изоляционного материала для звукопоглощения в деревянных конструкциях.Это исследование показало, что независимо от размера частиц, которые использовались, наблюдалось уменьшение коэффициента звукопоглощения для средних частот и увеличение звукопоглощения в диапазоне низких и высоких частот. В других работах с использованием финиковой пальмы [23], бамбука [29] и масличной пальмы [39] были получены панели, которые обладали хорошими звукопоглощающими свойствами на высоких и низких частотах и с очень низкими значениями на средних частотах. Для панелей из кокосового волокна [19] было обнаружено, что увеличение толщины улучшает акустические свойства, тогда как для панелей из пальмового волокна низкой плотности (77 кг · м ⁻³, 100 кг · м ⁻³ и 125 кг · М ⁻³), Хидир и др.[42] показали, что коэффициент звукопоглощения можно увеличить за счет увеличения плотности.
Гигантский тростник (Arundo donax L.) использовался в качестве строительного материала во многих странах Средиземноморья. На юге провинции Аликанте он использовался во всех зданиях до начала 20 века, в основном являясь частью крыши и пола. Он продолжал использоваться в небольших особняках и хозяйственных постройках до 1960-х годов. Однако он больше не используется, что приводит к его быстрому распространению по берегам рек, вторжению в водотоки, обеднению прибрежной растительности и блокированию инфраструктуры, пересекающей водотоки, и затруднению дренажа.Когда уровень воды поднимается больше обычного, это приводит к наводнению, наносящему экологический, экономический и материальный ущерб. Эти проблемы означают, что компетентные органы должны сделать значительные экономические вложения в очистку и очистку этих заводских отходов от берегов рек с последующей их переработкой на разрешенных полигонах. Опыт Греции [44], Италии [45] и Соединенного Королевства [46] показал, что урожай сухого вещества Arundo donax L. составляет 15 т / га в стерильных почвах и до 40 т / га в плодородных почвах. растение, из которого может образовываться большое количество сухого вещества.
Химический состав гигантского тростника () показывает небольшие различия между узлами и междоузлиями растения и между разными авторами. Можно сделать вывод, что гигантский тростник имеет высокое содержание холоцеллюлозы и более низкое содержание лигнина [47,48,49]. Анализ Шалатова и др. [47] также указывает на высокое содержание силикатов.
Таблица 1
Химический состав Arundo donax L. по данным разных авторов.
Компоненты
(%) Шаталов и др.[47] Pascoal Neto et al. [48] Caparrós et al. [49]
Узел Междоузлия Узел Междоузлия
Ясень 4,77 6,14 3,03 6,14 3,03 9169 3,80 904 3,80 904 Силикаты 1,31 1,16
Лигнин 20,92 21.31 17,70 19,40 23,00
Голоцеллюлоза 61,21 61,41 57,70 62,17 64,50
α-Целлюлоза 29,18 32,93 30,80 34,63 34,80
Гемицеллюлозы 32,03 28,48
Целью данного исследования было оценить влияние размера частиц на свойства плит, изготовленных с использованием процесса, в котором используются более низкие температуры и давление, чем у коммерческих плит, и определить, можно ли их использовать в качестве строительного материала.Использование гигантского тростника будет способствовать контролю и переработке этих отходов и приведет к большей энергоэффективности и меньшему загрязнению окружающей среды.
2. Материалы и методы
2.1. Материалы
В качестве материала использовалась биомасса гигантского тростника, собранная при расчистке берегов реки Сегура на юго-востоке Испании. Камыш оставляли сушиться на открытом воздухе на 6 месяцев. Затем они были измельчены на ножевой мельнице. Полученные частицы были отсортированы на вибрирующем сите и были выбраны три размера частиц: частицы, прошедшие через сито 4 мм, но оставшиеся на сите 2 мм (от 2 до 4 мм), частицы, прошедшие через сито 2 мм. но были задержаны в 1-миллиметровом сите (1-2 мм), а частицы, прошедшие через 1-миллиметровое сито, остались в 0.25-мм (от 0,25 до 1 мм). Приблизительное содержание влаги в частицах составляло 11%.
На основании предыдущих испытаний [50] использовали 8 мас.% (В расчете на массу частиц) карбамидоформальдегида (UF) класса E1 с концентрацией твердого вещества 65% и временем реакции 3–4 часа. в качестве связующего. Нитрат аммония в концентрации 0,4 мас.% (В расчете на массу частиц) использовался в качестве отвердителя. Связующее разбавляли 2 мас.% Воды (в расчете на массу связующего). Парафин и водоотталкивающие вещества не использовались.
2.2. Производственный процесс
Из тростника были изготовлены три типа панелей с различными размерами частиц (от 0,25 до 1 мм, от 1 до 2 мм и от 2 до 4 мм). Смолу UF примешивали к частицам в смесителе Imal с горизонтальной осью (модель LGB100, Модена, Италия) при 30 об / мин в течение 5 мин.
Для изготовления агломерированных древесностружечных плит мат формовали в пресс-форме размером 400 мм × 600 мм и подвергали воздействию давления 2,6 МПа и температуры 120 ° C в течение 4 мин в прессе с горячей плитой.Сформованные доски оставляли охлаждаться на открытом воздухе в вертикальном положении на 24 часа. Производственные характеристики трех типов панелей показаны на, а некоторые из панелей показаны на. Изготовлено по восемь досок каждого типа. ДСП состояли из одного слоя, и их приблизительные размеры составляли 600 мм × 400 мм × 7,5 мм.
Производство гигантских камышовых досок типа А.
Таблица 2
Виды производимых плит.
440 до 255
Тип платы Размер частиц (мм) Давление прессования (МПа) Время прессования (мин) Температура прессования (° C) No.плат
A от 0,25 до 1 2,6 4 120 8
B от 1 до 2 8 8 8
2.3. Методы
Метод, использованный для оценки древесностружечных плит, был экспериментальным, проводились испытания в лаборатории прочности материалов Высшего технического колледжа Ориуэлы в Университете Мигеля Эрнандеса, Эльче.Сканирующая электронная микроскопия (SEM) использовалась для определения текстуры и анализа морфологических свойств гигантского тростника. Были сделаны микрофотографии тростника и поперечных сечений трех типов досок. Использовали электронный микроскоп Hitachi S3000N (Hitachi, Ltd., Токио, Япония).
Их свойства определены в соответствии с европейскими стандартами, установленными для древесно-стружечных плит [51]. Свойства плит были измерены в соответствии с европейскими стандартами: плотность [52], внутренняя сила сцепления (IB) [53], модуль упругости (MOE) и модуль разрыва (MOR) [54] и набухание по толщине (TS). через 2 и 24 ч погружают в воду [55].
Механические испытания проводились на универсальной испытательной машине (модель IB600, Imal, S.R.L., Модена, Италия). Испытание на изгиб проводилось с шестью образцами от каждой доски (три в продольном направлении и три в поперечном направлении) размером 250 × 50 × 10 мм, поддерживая постоянную скорость 5 мм / мин. Тест IB был проведен с тремя образцами от каждой платы размером 50 × 50 × 10 мм, взятыми с внешней и внутренней частей платы, с использованием постоянной скорости 2 мм / мин.Количество образцов каждой платы, использованной в тестах, указано в. Перед испытанием образцы помещали в холодильный шкаф JP Selecta (модель: Medilow-L, Барселона, Испания) на 24 часа при температуре 20 ° C и относительной влажности 65%.
Таблица 3
Размеры и количество образцов каждой платы, использованной в тестах.
25 50 × 200 50 × 50
Плотность TS MOR MOE IB Акустический
Размеры (мм) 50 × 50 50 × 50 Ø 30
Число 6 3 3 прод.
3 трансв. 3 длин.
3 трансв. 3 3
Метод определения коэффициента звукопоглощения материала при нормальном падении основан на использовании трубки акустического импеданса. В этом методе тестирования используются импедансная трубка, два положения микрофона и система цифровой обработки сигнала [56]. Этот метод требует процедуры коррекции перед тестированием, чтобы минимизировать различия в амплитудных и фазовых характеристиках между двумя микрофонами.Для тестирования использовалась импедансная трубка Acupro Spectronics (Spectronics C., Лексингтон, Кентукки, США) с диапазоном частот от 50 до 6300 Гц. Для акустических испытаний использовали по три образца доски каждого типа. Различные образцы можно увидеть в.
Частицы и образцы для акустических испытаний.
3. Результаты и обсуждение
3.1. Сканирующая электронная микроскопия
Гигантский язычок имеет цилиндрическую форму и полую внутреннюю часть. показаны микрофотографии внешней и внутренней поверхностей растения.С внешней стороны можно визуализировать сосудистые пучки компактных волокон, окруженных фитолитами кремнезема, выровненными по всей внешней поверхности тростника, придавая ему яркий глянцевый вид. С внутренней стороны сосудистые пучки менее плотные, а по поверхности расположены небольшие устьицы.
Микрофотография внешней ( ext ) и внутренней ( int ) поверхности гигантского тростника.
представлены микрофотографии поверхностей излома панелей из типа А (0.От 25 до 1 мм), частиц типа B (от 1 до 2 мм) и типа C (от 2 до 4 мм), соответственно, в которых можно заметить, что чем больше размер частиц, тем больше пористость.
Микрофотографии поверхностей излома древесностружечных плит типа A , B и C .
Панели с большим размером частиц имеют большую пористость, и можно также отметить, что они легче ломаются, когда частицы находятся из внешних слоев тростника, где, как можно видеть, сконцентрированы фитолиты. явно в панелях типа C в.Это, по-видимому, указывает на то, что плиты с большим размером частиц имеют более низкую плотность и худшие механические свойства, поскольку они очень пористые и имеют большую площадь поверхности фитолитов, которые препятствуют лучшему связыванию частиц, что затрудняет адгезию карбамидоформальдегидной смолы. . В плитах с небольшими размерами частиц можно заметить, что они имеют меньшую пористость, за исключением волокон сосудистых пучков, которые не были сжаты, потому что они более твердые.
Klimek et al.[57] провели микроскопическую оценку различных древесностружечных плит, чтобы найти структурные доказательства различий между обнаруженными свойствами, установив, что связывание частиц с частицами влияет как на механические характеристики, так и на набухание по толщине.
3.2. Физические и механические свойства
Для лабораторных испытаний образцы для различных испытаний предварительно выдерживали в контролируемой атмосфере при температуре 20 ° C и относительной влажности 65% в течение 24 часов. Средние значения, полученные в ходе испытаний, показаны в.
Таблица 4
Физико-механические свойства гигантских тростниковых ДСП.
Тип
Доска Плотность
(кг · м ⁻³) MOR
(Н · мм ⁻²) MOE
(Н · мм ⁻²) 9057 IB
(Н · мм ⁻²) TS 2 h
(%) TS 24 часа
(%)
A 817,8 (57,1) 17,2 (2,9) 2200 (387) 1.10 (0,4) 13,0 (3,0) 19,3 (7,7)
B 752,6 (53,3) 13,2 (0,6) 1790 (095) 1,30 (0,2) 14,8 (3,7 ) 19,3 (5,5)
C 719,6 (42,4) 10,5 (1,0) 1190 (189) 1,00 (0,4) 15,8 (7,0) 2040 90,7 (7,3) 20,7 (7,3) 90
Марка P1 [58] 10,5 — 0.28 — —
Класс P2 [58] 11,0 1800 0,40 — —
Класс P3 [58] 15,0 2050 0,45 — 17,0
Класс P4 [58] 16,0 2300 0,40 — 19,0
Плотность досок составляет 719.6 и 817,8 кг · м ⁻³, поэтому их можно отнести к плитам средней плотности. Проведя дисперсионный анализ (), можно заметить, что плотность зависит от размера частиц. Полученный результат совпадает с нашими наблюдениями на микрофотографиях поверхности излома изготовленных панелей: чем больше размер частиц, тем меньше плотность. При увеличении плотности образцов количество частиц также увеличивается. Следовательно, чрезмерное использование волокон способствует формированию более компактной доски, что снижает ее способность поглощать звуковые волны.Это в основном означает, что плиты с более низкой плотностью имеют более высокую пористость, что делает их лучшим звукоизолирующим материалом [15,39].
Таблица 5
ANOVA результатов тестов.
2 916 )
Фактор Свойства Сумма квадратов d.f. Полуквадратичный F Sig.
Тип плиты Плотность (кг / м ³) 16,726,951 2 8.363,473 3,326 0,047
MOR (Н / мм ²) 89,879 2 44,940 15.123 0,003 15,123 0,003 902 902 1,805,357,706 2 902,678,853 14,897 0,003
IB (Н / мм ²) 0,226 2 0,113 0,825 2 0,113 0,825 2 0,113 0,825 0,113 0,825 105.941 2 52,970 2,181 0,120
TS 24 ч (%) 33,823 2 16,912 0,352 0,404 904 904 звукопоглощение (звукопоглощение) 0,404 904 2 0,217 9,745 0,000
Потери передачи (дБ) 370,834,789 2 185,417,395 2,071,943 000
Среднее значение набухания по толщине (TS) плит после погружения в воду на 24 часа аналогично и составляет от 19,3% до 20,7% и не зависит от размера используемых частиц.
Модуль разрыва (MOR) зависит от размера частиц. Значение MOR для частиц типа A составляет 17,2 Н · мм ⁻², и оно уменьшается с увеличением размера частиц. Модуль упругости (MOE) также зависит от размера частиц и составляет от 1190 до 2300 Н · мм ⁻².Значения внутренней прочности сцепления (IB) не зависят от размера частиц, и достигаются высокие значения в диапазоне от 1,0 до 1,3 Н · мм ^-2. Полученный результат совпадает с полученным в другом исследовании [59], в котором авторы утверждают, что лучшие механические свойства достигаются при меньшем размере частиц.
сравнивает полученные результаты со значениями, требуемыми европейскими стандартами [58], чтобы определить совместимость использования плит толщиной от 6 до 13 мм.Чтобы плиты с частицами типа A были классифицированы как Grade P3, к ним следует добавить водоотталкивающий продукт, чтобы снизить TS до значений ниже 17%, поэтому они классифицируются как Grade P2. Платы типов B и C будут иметь классификацию Grade P1 и могут быть реализованы в общих приложениях.
3.3. Acoustic Properties
показывает средние значения коэффициента звукопоглощения, полученные в ходе испытаний, проведенных с тремя типами плит. Как можно видеть, существуют значительные различия между плитами, изготовленными в зависимости от размера частиц.показывает средние значения, полученные в тесте на звукопоглощение, в зависимости от размера частиц для стандартизованных октавных полос частот.
Коэффициент α в соответствии с размером частиц, полученным в ходе испытания, и для стандартизованных октавных полос частот.
Как показано на графиках, соответствующих тесту на звукопоглощение, для всех трех размеров частиц высокое значение получается для очень низких частот (при 50 Гц коэффициент поглощения составляет 0,7). Затем он уменьшается до низких значений для средних частот и снова увеличивается для высоких частот.Графики для различных типов плат показывают, что существуют значительные различия между некоторыми типами плат и другими, особенно в диапазонах от 1250 до 5000 Гц. Ссылаясь на статистический анализ (), можно сделать вывод, что существуют значительные различия в отношении используемых размеров частиц, и что чем больше размер частиц, тем больше коэффициенты звукопоглощения. Это может быть связано с тем, что плиты имеют разную плотность, что указывает на разную степень пористости, что также наблюдается на микрофотографиях.Следовательно, плиты с более низкой плотностью имеют большую пористость (или больший размер частиц), что улучшает акустические свойства плит.
В некоторых исследованиях с другими растительными волокнами были обнаружены аналогичные результаты этой работы относительно акустических характеристик платы в зависимости от частоты, показывающие хорошие характеристики на низких и высоких частотах, но худшие характеристики на средних частотах [15,23,29, 39].
показывает коэффициенты звукопоглощения, основанные на стандартизованных центральных частотах октавных полос.Полученные результаты относятся к этим частотам, потому что они наиболее часто используются в архитектурной акустике и в большинстве использованных работ и исследований. Это облегчило последующее сравнение результатов со значениями, полученными для других материалов той же плотности, которые обычно используются в строительстве, и, следовательно, их классификацию в соответствии с применимыми правилами [60].
Таблица 6
Коэффициенты звукопоглощения (α) в зависимости от частоты.
1 4000 9057 Giant тростниковая панель 904 0,04 ) 0,09
Материал Тип платы Толщина (мм) Частота (Гц)
125 250 500 1000 2000 2000
A 6,7 0,37 (0,00) 0,12 (0,00) 0,03 (0,01) 0,07 (0,03) 0,06 (0,02) 0,05 (0,01) 904
6.7 0,37 (0,00) 0,11 (0,03) 0,05 (0,00) 0,12 (0,00) 0,19 (0,08) 0,15 (0,04)
C 6,7 0,17 (0,09) 0,08 (0,08) 0,13 (0,06) 0,33 (0,04) 0,34 (0,07)
Дерево [61] 25,0 0,125 0,06 0,06 0.05
Фанера [61] 9,0 0,28 0,22 0,17 0,09 0,10 0,11
Классы изоляции 16 9 6025 ⁽⁶⁰²⁵⁾ D E — — D D
Результаты показали, что плиты типа C (от 2 до 4 мм) лучше поглощают шум, чем коммерческая древесина и фанера для низких и высоких частоты, тогда как аналогичные значения получены для средних частот.Плиты типа B (от 1 до 2 мм) обладают более высоким звукопоглощением, чем древесные плиты, за исключением частоты 500 Гц. Для древесно-стружечных плит типа A (от 0,25 до 1 мм) полученные значения аналогичны значениям для древесных плит.
Согласно действующим нормам [60], при значениях коэффициента звукопоглощения от 0,30 до 0,55 они могут быть отнесены к абсорбентам класса D; при значениях от 0,15 до 0,25 они могут быть классифицированы как абсорбенты класса E, а при значениях ниже 0,15 они не будут классифицироваться.В целом тростниковые древесно-стружечные плиты типа C (от 2 до 4 мм) можно отнести к звукопоглощающим плитам класса D, за исключением средних частот в диапазоне от 250 до 1000 Гц.
Другие исследования кокосового волокна [19] и финиковой пальмы [23] также показали, что увеличение толщины приводит к увеличению коэффициента звукопоглощения, поэтому увеличение толщины плиты улучшит звукопоглощающие свойства.
Потери при передаче звука (TL) — это параметр, выражаемый в децибелах (дБ), который зависит от частоты и толщины, и его значение показывает, насколько ослабляется энергия падающего звука при прохождении через материал.показывает средние значения TL, полученные в тесте на трех образцах каждого типа платы в соответствии со стандартизованными центральными частотами октавных полос.
Потери при передаче в зависимости от размера частиц.
Большее количество акустической энергии теряется в плитах с меньшим размером частиц, при этом звуковая энергия ниже, чем падающая энергия, до 52 дБ на частоте 400 Гц. Среднее значение потерь звукопередачи для плит с размером частиц от 0,25 до 1 мм составляет 37,5 дБ, для частиц размером от 1 до 2 мм — 31.5 дБ, а для частиц размером от 2 до 4 мм — 15 дБ. Потери при передаче звука зависят от плотности плиты и размера частиц. Это показывает, что камышовые плиты могут быть хорошим звукоизолирующим материалом, поскольку звук больше ослабляется при меньших размерах частиц, а коэффициент звукопоглощения больше при более крупных частицах.
Для древесных панелей с акустическими свойствами требуются значения MOR приблизительно 1,55 МПа и значения MOE 276 МПа [62]. В этой связи мы подчеркиваем, что механические свойства всех типов производимых плит превышают указанные значения.Механическая прочность обычно не является одним из основных требований к акустическим материалам [63], но панели, произведенные в этой работе, не только обладают хорошими акустическими характеристиками, но также могут использоваться для приложений, требующих определенных механических характеристик в зданиях, таких как ограждения (вертикальные и горизонтальные) и полы.
Производство промышленных древесностружечных плит требует большего потребления энергии, чем плиты, включенные в это исследование, поскольку коммерческие древесные плиты потребляют больше энергии в процессе шлифования, поскольку гигантские красные стволы легче шлифовать, чем ствол дерева.Наконец, в этом исследовании не было необходимости сушить материал после измельчения, а температура и давление прессования (120 ° C, 2,6 МПа) были ниже, чем температура и давление, используемые при производстве промышленных древесностружечных плит (180 ° C, 3,5 МПа). МПа).
4. Выводы
Звукоизоляционные свойства гигантских камышовых досок обусловлены промежутками между их частицами. Использование большего размера частиц приводит к получению плит с более низкой плотностью, что обеспечивает лучший коэффициент звукопоглощения.
Акустические результаты, достигнутые для тростниковых плит типа C (от 2 до 4 мм), подходят для использования в качестве изоляционного материала для звукопоглощения. Эти плиты обладают более высокой стоимостью, чем коммерческие древесные плиты в целом и фанерные плиты, используемые в строительстве.
Изготовленные панели имели высокие значения потерь звукопередачи (TL), а их толщина указывала на их хорошие звукоизоляционные свойства. Акустические свойства можно улучшить, увеличив толщину плиты.
Производимые плиты средней плотности обладают хорошими механическими свойствами; ДСП типа A можно отнести к классу P2, а плиты типа B и C можно отнести к классу P1. Все протестированные плиты имели лучшие механические свойства, чем те, которые требуются для плит, предназначенных для звукоизоляции.
Эти древесно-стружечные плиты могут заменить традиционное сырье, используемое в строительстве, способствуя снижению нагрузки на древесные лесные ресурсы.
Измерение акустических свойств аморфных материалов
Основные физические характеристики материала могут быть определены путем измерения его акустических свойств.Хотя существуют установленные ультразвуковые технологии для измерения акустических свойств материалов в частотных режимах ниже уровня ГГц (10 ⁹ Гц), аналогичные методы еще не разработаны для режимов между 500 ГГц и уровнем ТГц (10 ¹² Гц). Эти режимы особенно важны, потому что существует давняя проблема, касающаяся акустических свойств стекла и аморфных материалов. Эти вещества повсеместно демонстрируют избыточные колебательные состояния, которые традиционная модель Дебая, которая оценивает вклад атомных колебаний (фононов) в теплоемкость твердого тела, не может объяснить.¹ Кроме того, частотно-зависимый параметр акустического затухания (который измеряет потери энергии при распространении звука) изменяется со второй до четвертой степени частоты в диапазоне от 100 ГГц до 1 ТГц. ²
Акустические волны обычно генерируются и обнаруживаются путем применения и отслеживания изменений электрического поля пьезоэлектрических материалов. Однако акустический отклик ограничен полосой пропускания используемой электронной системы. Для генерации высоких акустических частот фемтосекундные (т.е.е., ультракороткие) лазеры используются для освещения тонкой металлической пленки и генерации акустических импульсов длительностью порядка пикосекунд (пс). ³ Эти акустические импульсы могут быть обнаружены с помощью фемтосекундной лазерной спектроскопии — метода «накачка-зонд» — из-за вызываемого ими изменения показателя преломления. Фемтосекундная лазерная спектроскопия может использоваться для достижения полосы пропускания в несколько десятков терагерц. Полоса пропускания акустических импульсов также ограничена толщиной металлической пленки и процессом теплового расширения (около 1-2 пс).Эти факторы ограничили частоту акустической спектроскопии ниже 500 ГГц примерно на 20 лет. ⁴
Теперь мы можем достичь когерентной акустической спектроскопии материалов в частотном режиме ТГц, используя материалы на основе наноструктурированного нитрида галлия (GaN). На рисунке 1 показано, как можно измерить акустические свойства слоя объектива поверх тонкой пленки GaN. Фемтосекундные лазерные импульсы генерируют электроны и дырки (носители положительного заряда) в квантовых ямах подложки GaN, что вызывает внезапное изменение электрического поля (в фемтосекундном масштабе времени).Пьезоэлектрические эффекты создают напряжение и создают акустические фононы, что дает нашей системе более быстрое время отклика, чем традиционные методы.
Рис. 1. Схематическое изображение метода когерентной акустической спектроскопии с использованием системы наноструктурированного нитрида галлия (GaN). ОПТ: оптический пьезоэлектрический преобразователь.
Квантовые ямы или так называемый оптический пьезоэлектрический преобразователь (ОПТ) также можно использовать для обнаружения акустических импульсов с помощью фемтосекундной лазерной спектроскопии.⁵ Акустические волны генерируются OPT и затем распространяются в GaN и объективный слой. Часть акустической энергии отражается на границе слоя GaN-слой объектива (эхо-сигнал 1), а часть отражается на границе раздела объектив-воздух (эхо-сигнал 2). Мы можем исследовать акустические свойства слоя объектива, анализируя формы сигналов эхо-сигнала 1 и эхо-сигнала 2.
В 2011 году мы использовали нашу технику с одиночной квантовой ямой нитрида индия-галлия (InGaN) и ОПТ для изучения акустического затухания тонкой пленки стекловидного кремнезема на частоте до 650 ГГц.⁶ Хотя ширина полосы генерируемого акустического импульса может составлять более 1 ТГц, затухание на частотах выше 500 ГГц очень велико и вызывает ослабление высокочастотной части эхо-сигналов до уровня шума. Поэтому нам нужно было еще больше увеличить нашу акустическую частоту, чтобы улучшить отношение сигнал / шум и изучить стекловидный кремнезем.
Теперь мы разработали наш подход, так что в качестве OPT используются структуры с несколькими квантовыми ямами, что позволяет нам изучать стекловидный кремнезем на частоте до 740 ГГц.⁷ Используя несколько квантовых ям, мы можем генерировать акустические волны с центральной частотой, а не один широкополосный импульс из одиночной квантовой ямы. Мы обрабатываем сигнал, применяя фильтр Фурье к центральной частоте, что улучшает отношение сигнал / шум. Пример сигнала во временной области показан на рисунке 2 (а). Затухание в GaN невелико. Следовательно, период эхо-сигнала 1 имеет частоту около 370 ГГц. Однако акустические волны сильно затухают в стекловидном диоксиде кремния.Это означает, что сигнал эхо-сигнала 2 не очевиден, но может быть разрешен в спектрах Фурье, показанных на рисунке 2 (b). Мы можем анализировать частоты до (как минимум) частоты второй гармоники 740 ГГц, в зависимости от отношения сигнал / шум фурье-спектров эхо-сигнала 2. Пик частоты третьей гармоники — около 1,1 ТГц на Рисунке 2 (b) — незначительно находится в пределах уровня шума, но с более тонким слоем стекловидного кремнезема мы сможем снизить затухание эхо-сигнала 2.

Рисунок 2. (a) Акустические сигналы эхо-сигнала 1 и эхо-сигнала 2 (как показано на рисунке 1) во временной области. (б) Фурье-спектры эхо-сигнала 1 и эхо-сигнала 2.
Нами разработан метод, использующий фемтосекундную лазерную спектроскопию и наноструктурированные полупроводниковые материалы на основе GaN, который может быть использован для измерения акустических свойств материалов вплоть до частотного режима ТГц. Теперь мы планируем измерить акустические свойства других аморфных, стеклообразных и даже жидких материалов. Мы также работаем над разработкой анализа во временной области, который будет использоваться для высокоамплитудных эхо-сигналов на еще более высоких частотах, которые создаются ультратонким слоем объектива в нашей системе.
Кунг-Сюань Линь
Институт физики
Academia Sinica
Тайбэй, Тайвань
Чи-Куанг Сунь
Кафедра электротехники
Тайваньского национального университета
Тайбэй, Тайвань
Артикулы:
1. Х. Шинтани, Х. Танака, Универсальная связь между пиком бозона и поперечными фононами в стекле, Nat. Матер. 7, стр. 870-877, 2008.
2. К. Ферранте, Э. Понтекорво, Г. Серулло, А. Чиасера, Г. Руокко, В.Ширмахер, Т. Скопиньо, Nat. Commun. 4, стр. 1793, 2013.
3. Х. Т. Гран, Х. Дж. Марис, Дж. Таук, Пикосекундная ультразвук, IEEE J. Quantum Electron. 25, стр. 2562-2569, 1989.
4. Т. Чжу, Х. Дж. Марис, Дж. Таук, Затухание продольных акустических фононов в аморфном SiO2 на частотах до 440 ГГц, Phys. Ред. B 44, стр. 4281-4289, 1991.
5. К.-Х. Линь, Г.-В. Черн, С.-Т. Ю., Т.-М. Лю, К.-К. Пан, Г.-Т. Чен, Ж.-И. Чжи, С.-W. Хуанг, П.-К. Лизать. Sun, Оптический пьезоэлектрический преобразователь для нано-ультразвука, IEEE Trans. Ультразвуковой. Сегнетоэлектр. Freq. Контроль 52, стр. 1404-1414, 2005.
6. Ю.-К. Вэнь, С.-Х. Гуол, Х.-П. Чен, Ж.-К. Шеу, Ч.-К. Sun, Фемтосекундная ультразвуковая спектроскопия с использованием пьезоэлектрического нанослоя: затухание гиперзвука в стекловидных пленках кремнезема, Appl.
No related posts.
Последнее изменение: 27.10.2021
Предыдущая история:
После чего лучше сажать чеснок: После каких культур (овощей) лучше сажать чеснок под зиму: правила севооборота
Следующая история:
Выделанная шкура: Кожа выделанная — это… Что такое Кожа выделанная?
Об авторе: alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Поиск для:
Рубрики
Дача
Огород
Планировки
Разведение
Сад
Своими руками
Удобрения
Участок
Разное
© 2019 ПОЛНОЕ И ЧАСТИЧНОЕ КОПИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ЗАПРЕЩЕНЫ.

Растениеводство в ЗАО «Бирюли» | Бирюли РТ — современное хозяйство

Теплоизоляционные и акустические свойства — Материаловедение для каменщиков

Теплоизоляционные и акустические свойства

Металлы — Акустические свойства — Энциклопедия по машиностроению XXL

Акустические свойства | Оборудование для производства пенопласта

ещё 10 пород и 2 новых модели гитарных усилителей / Хабр

▍ Ольха

▍ Липа

▍ Ясень

▍ Обече (абачи, вава)

▍ Сукупира

▍ Макоре, вишнёвое махагони

▍ Клён

▍ Явор

▍ Вишня

▍ Берёза

▍ Ироко

▍ Карагач, или каргач, вяз мелколистный

▍ Тик, teak, тектона

▍ Американский орех

▍ Дуб, oak

▍ Бук, beech

▍ Лайсвуд или лейсвуд

▍ Выводы

Лаборатория физической акустики и акустоэлектронных устройств

Лаборатория физической акустики и акустоэлектронных устройств

Основные направления работ

Оборудование

Методики

Результаты

4. Электрические и акустические свойства древесины. Материаловедение: конспект лекций [litres]

Читайте также

3.5. Универсальные акустические датчики-выключатели

Электрические свойства тела человека

Физические свойства древесины

Механические свойства древесины

Физические свойства древесины

Механические свойства древесины

ЛЕКЦИЯ № 4. Свойства древесины

2. Влажность древесины и свойства, связанные с ее изменением

3. Плотность древесины. Тепловые свойства древесины

6. Технологические свойства древесины

Мины, которые «слышат» (акустические мины)

7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

8. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

2.10.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ГЕНЕРАТОРЫ

15. Электрические свойства проводниковых материалов

Испытания подтвердили высокие акустические свойства сэндвич-панелей Ц-XPS ТЕХНОНИКОЛЬ

Акустические материалы и их различные типы

Типы акустических материалов

Свойства акустического материала

Использование акустического материала

Акустические материалы, доступные на рынке

1. Basotect®

Свойства Basotect®

Применение Basotect®

2. Звуковое волокно Rock

Свойства звукового волокна-камня

Применение звукового волокна

3.DMP2 Демпфирующий мат

Применение демпфирующих матов DMP2

4. Демпфирующие маты (DM3, DM5, DM5A, DM 10)

Применения демпфирующих матов:

5. Звуковое волокно-поли

Свойства звукового волокна-поли

Применение звукового волокна-поли

6. Изоляционные одеяла

Свойства изоляционных покрытий

Применение изоляционных покрытий

7. Барьерные коврики

Свойства барьерных матов

Применение барьерных матов

8. Задержка звука

Приложения звуковой задержки

9. Звуковая пена, S

Применение звуковой пены S

10. Звуковая пена, 0

Применение звуковой пены 0