穿孔倾斜角度对3D打印仿生木材吸声结构的吸声性能影响

【目的】基于木材内部天然多孔构造设计仿生木材的复孔吸声结构,研究穿孔倾斜角度对3D打印仿生木材吸声结构的吸声性能影响,为开发仿生木材吸声材料奠定理论基础。【方法】利用Rhinoceros三维建模软件进行结构设计,采用3D打印技术制备出仿生木材吸声结构。对比3D打印穿孔板,基于阻抗管传递函数法探究穿孔不同倾斜角度(0°、15°、30°、45°、60°)对3D打印仿生木材吸声结构的共振频率和吸声系数的影响。【结果】1) 3D打印穿孔板有2个共振频率,分别位于中低频和中高频处;而3D打印仿生木材吸声结构有3个共振频率,分别位于中低频、中高频和高频处,木质穿孔板仅在中低频具有共振频率,二者差异显著。2)穿孔倾斜角度对3D打印穿孔板的吸声性能有一定影响,在中低频处,随穿孔倾斜角度增大,3D打印穿孔板的共振频率向低频方向移动,吸声系数峰值总体呈上升趋势,峰值均在0. 8以上,吸声性能较好;在中高频处,随穿孔倾斜角度变化,3D打印穿孔板的共振频率和吸声系数峰值均有所改变,但无明确规律,此段吸声系数峰值在0. 3左右,吸声性能较差。3)穿孔倾斜角度对3D打印仿生木材吸声结构的吸声性能有较大影响,中低频处与中高频处的吸声规律与3D打印穿孔板基本一致;在高频处,随穿孔倾斜角度增大,3D打印仿生木材吸声结构的共振频率向低频方向移动,吸声系数峰值均在0. 8以上,具有较好的吸声性能。【结论】穿孔倾斜角度的3D打印仿生木材吸声结构在中低频、中高频和高频处都有较好的吸声性能,在高频处,不同倾斜角度3D打印仿生木材吸声结构的共振频率跨度较大,可为以后全频率吸声结构的设计研究奠定理论基础。本研究结果为实现可设计吸声频率的新型复合材料提供一个新的研究方向,在一些特殊吸声环境领域具有较好的发展前景。