1、目录第 3章 木质材料的振动声学与环境声学 第 3 章 木质材料的振动声学与环境声学 目录第 3章 木质材料的振动声学与环境声学 3.1 木材的振动和传声3.2 木材的振动声学品质 3.3 建筑声学基础 3.4 木质材料的吸声性能 3.5 木质材料的隔声性能 目录第 3章 木质材料的振动声学与环境声学 日常生活中我们经常发现：电声乐器系统中的音箱常常是用木质材料做的；各种乐器的共鸣板大都是木质的；在电影院、礼堂中，其墙体、地面、天棚往往是由木材内装材料与其它建筑材料相配合使用的 ，从这些现象中可以找出一个共同点：即木材与声音以及我们人类的听觉联系到了一起。 目录第 3章 木质材料的振动声学与环
2、境声学 那么，我们就会想： 木材和声音到底存在什么内在的联系，使木材被应用到了这些室内环境场合中？ 如果并非所有的木材都能在这些场合得以使用，那么什么样的木材才是适用的和表现优秀的？我们又如何评价它们的这种品质呢？ 我们应该怎样充分利用木材的这种声学特性 将其应用于更广的范围，来指导生产和实践呢？带着这些问题、疑虑，我们来共同学习木质材料的听觉特性。 目录第 3章 木质材料的振动声学与环境声学 有学者将木材的声学特性大体分为两大研究内容：音乐声学（确切地说是与音乐声学及材料性质相关的木材的振动声学）和环境声学。振动声学包括木材的振动特性、传声特性和音响性能品质；环境声学包括声阻抗、声反射、吸声
3、、隔声和混响等建筑空间声学性质。 目录第 3章 木质材料的振动声学与环境声学 木材的听觉特性 包括木材的振动特性、传声特性、空间声学性质 (吸收、反射、透射 )、乐器声学性能品质等与声波有关的固体材料特性。3.1 木材的振动和传声弹性介质中的人们能感觉到的频率介于 16Hz20000Hz之间的振动和波的一切现象，称为声。假设木材被敲击，则木材处于共振或固有频率的振动中，该振动向周围空气发射声波。声音像波的现象一样具有以下波动的物理特征，即波长、振幅、频率和声速。 目录第 3章 木质材料的振动声学与环境声学 人耳所听到的声音是如何形成的？首先是振动在媒质中产生声波，然后声波通过空气传入人耳，引起
4、鼓膜振动，刺激听觉神经而产生声的感觉。只有当声波的频率在 16Hz 20000Hz范围内时，声波才能引起人耳的听感，故称这一频率段内的声波为可听声波或可闻声波。当声波的频率16Hz时，被称为次声波；当声波的频率20000Hz时被称为超声波。 目录第 3章 木质材料的振动声学与环境声学 3.1.1 木材的三种基本振动方式与共振 木材等固体材料通常 有三 种基本的振 动 方式： 纵 向振 动 、横向振 动 （弯曲振 动 ）和扭 转 振 动 。（ 1） 纵 向振 动 。 纵 向振 动 是振 动单 元 (质 点 )的位移方向与由此位移 产 生的介 质 内 应 力方向相平行的振 动 。运 动 中不包含介
5、 质 的弯曲和扭 转 和波 动 成分， 为纯纵 波。 木材的纵向振动，除了在基本共振频率 fr（ 以下简称基频）发生共振之外，在 fr的整倍数频率附近亦发生共振，称高次谐振动或倍频程谐振动。图 3-1 木材振动的三种基本类型a 纵向振动； b1、 b2 横向振动； c 扭转振动目录第 3章 木质材料的振动声学与环境声学 （ 2） 横向振动 。 横向振动是振动单元 (质点 )的位移方向和引起的应力方向互相垂直的运动。横向振动包括弯曲运动。通常在木结构和乐器上使用的木材，在工作时主要是横向弯曲振动 ，如钢琴的音板（振动时以弯曲振动为主，但属于复杂的板振动）。与木横梁静态弯曲相对应的动态弯曲振动等，可以认为是横向振动。木棒横向振动的共振频率通常比它的纵向共振频率低得多。横向共振频率不仅取决于木材试样的几何形状、尺寸和声速，而且与木材的固定（或支撑）方式，即振动运动受到抑制的方式有关。 目录第 3章 木质材料的振动声学与环境声学 （ 3）扭转振动 。 扭转振动是振动单元（质点）的位移方向围绕试件长轴进行回转，如此往复周期性扭转的振动。 此情况下，木材试件内抵抗这种扭转力矩的应力参数为刚性模量 G， 或称作剪切弹性模量。如果木棒的惯性矩与外加质量的惯性矩相比可以忽略不计的话，则试件基本共振频率 fr取决于该外加质量的惯性矩 I、 试件的尺寸和刚性模量 G。
