بررسی ویژگی‌های صوتی کامپوزیت‌های الیاف کربن و رزین پلی استر و مقایسه نتایج حاصله با چوب درختان صنوبر، گردو و راش

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز، باشگاه پژوهشگران جوان

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، گروه مهندسی پلیمر

چکیده

در این پژوهش با توجه قابلیت‌های بسیار زیاد کامپوزیت‌های پلیمری برای جایگزینی چوب در ساخت آلات موسیقی، ویژگی‌های صوتی کامپوزیت‌های الیاف کربن- رزین پلی‌استر مانند مدول کشسانی (الاستیک)، ضریب صوتی، عامل کارایی تبدیل صوت و دیگر عامل‌های مرتبط با استفاده از آزمون‌های غیر مخرب ارتعاش آزاد طولی و ارتعاش آزاد خمشی و ارتعاش اجباری مورد بررسی قرار گرفت. بمنظور درک بهتر نتایج بدست آمده، سه نمونه چوبی از درختان صنوبر، گردو و راش (که کاربرد بسیار زیادی در ساخت آلات موسیقی مانند گیتار، ویلون، سنتور، بربط و ... دارند) به عنوان نمونه‌های شاهد گزینش شده و کلیه آزمون‌ها به عینه بر روی آنها نیز انجام شد. مقایسه نتایج نشان داد که کامپوزیت‌های ساخته شده دارای ویژگی‌های ارتعاشی و صوتی بسیار ویژه‌ و حتی فراتر از چوب درختان صنوبر، گردو و راش می‌باشند، به طوری که میزان سرعت فراصوت و مدول کشسانی ویژه در جهت طولی نمونه‌های کامپوزیتی به ترتیب در حدود 11300 متر بر ثانیه و 130 گیگا پاسکال و بسیار فراتر از نمونه‌های چوبی بوده است. میزان ضریب صوتی نمونه‌های کامپوزیتی نیز مطلوب و تا حدودی برابر با نمونه‌های چوبی است. نتایج میرایی بدست آمده در نمونه‌های کامپوزیتی نیز بسیار مطلوب و حتی شگفت‌انگیز گزارش شد.
 

کلیدواژه‌ها


1- Rujinirun, C., Phinyocheep, P., Prachyabrued, W. and Laemsak, N., 2005. Chemical treatment of wood for musical instruments. Part I: acoustically important properties of wood for the Ranad, Wood Science and Technology 39(1).

2- Mousavi, S.Y. and Pirayeshfar, A.S., 2008. Polymeric composites for music, Honar quartery 75: 280-296(In persian).

3- Pirayeshfar, A.S. and Mousavi, S.Y., 2009. A study on acoustic properties of fiber composites based on Epoxy resin. Honar quarterly 79: 204-214(In persian).

 

4- Graphite/epoxy composite violin. Composites. 12(3).

5- Pedgley, O., Norman, E. and Armstrong. R., 2009. Materials-inspired innovation for acoustic guitar design. Journal of METU JFA, 26(1): 157-175.

6- Janes, R. and Cumpiano, W.R., 2004. Compression molded composite guitar soundboard. US Patent 5333527.

7- Davis, S.J., Janes, R., Bash, C.M. and Chou, P.J.C., 1994. One piece composite guitar body. US Patent 6,683,236 B2

8- Brydson, G.E., Translated by Omidian, H., Plastics Materials. Iran University Press, 1380.

10- Tavana, H., 1998. Human made fibers, Arkan Persian_ion, Tehran. Iran (In Persian).

11- Shaffer, J., Philippidis, T.P. and Vassilopoulos, A.P., 2004. Handbook of Advanced Materials Edited by J.K. Wessel. Chapter1. ISBN 0-471-45475-3, John Wiley & Sons, Inc.

12- Roohnia, M., 2005. Study on Some Factors Affecting Acoustic Coefficient and Damping Properties of Wood Using Nondestructive Tests, Ph.D. Thesis, Islamic Azad University Campus of Science and Researches.

13- Madjidi-zolbanine, H., 1991. Vibrations and waves, Elm va Sanaat university publication, Tehran, Iran (In Persian).

14- Brancheriau, L. and Bailleres, H., 2002. Natural vibration analysis of clear wooden beams:a theoretical review. Wood Science and Technology, Springer-Verlag.

15- Tita, V., Carvalho, J.D. and Lirani, J., 2001. A Procedure to Estimate the Dynamic Damped Behavior of Fiber Reinforced Composite Beams Submitted to Flexural Vibrations. Materials Research 4(4): 315-321.

16- Chandra, R., Singh, S.P. and Gupta, K., 2003. Prediction of Damping in Three-phase Fiber-reinforced Composites, Defence Science Journal 53(3): 325-337.

17- Bordonne, P.A., 1989. Module dynamique et frottement interieur dans le bois: Mesures sur pouters flottantes en vibrations naturelles. These de doctorat de I’INP de Lorraine soutenue a Nancy. Page 154.

18- Roohnia, M., Tajdini, A., 2008. Investigation on the possibility of modulus elasticity and damping factor measurements, in timbers from Arizona cypress using free vibration NDT in comparison with static bending and forced vibration NDT, Journal of Agricultural Sciences Islamic Azad University 13(4):1017-1028(In Persian).

19- Roohnia, M., Doost Hosseini, K., Khademi Eslam, H., Grill, J., A Study on Variations of Specific Modulus of Elasticity  and shear moduluses of Arizona cypress wood using non destructive vibrational test. Iranian Journal of Natural Resources. 59: 921-932.

20- Roohnia, M., Behnam, B., Hossein, M.A., Alavi-tabar, S.E., Tajdini, A., Manouchehri, N., 2009. Evaluating the dynamic of elasticity of Arizona cypress wood using Iranian forced vibration system. Accepted in Natural Resources Science and technology magazine (In persian).

21- Standard test method for dynamic Young’s modulus, shear modulus and Poisson’s ratio of refractory materials by impulse excitation of vibration, designation, Annual book of ASTM standard, C1548.