[目的]古筝共鸣面板的结构是影响其振动性能的重要因素之一,不同结构的共鸣面板发出的音质与音色会有所差异,迄今很少有学者就拼板古筝共鸣面板的振动发声特点展开研究.[方法]本研究以拼板古筝共鸣面板为研究对象,利用两种模态分析方法探讨其声学振动性能.采用实验模态分析法,运用数字信号处理技术对采集到的激励力信号和振动响应信号进行分析,经过数据转换求得系统的频响函数,进而得出各阶次共振频率及其对应模态振型;采用计算模态分析法,建立拼板结构共鸣面板的三维模型,运用有限元法对其进行离散,通过近似方法求解出各阶次共振频率及其对应模态振型.[结果]实验模态结果显示:拼板共鸣面板能够识别到的阶次有(0,?n)和(1,?n)阶,且多集中在(0,?n)阶,(1,?4)、(1,?6)、(1,?7)和(1,?10)阶为沿横纹理方向和顺纹理方向弯曲振动叠加的复合振动,识别较困难.从振型上看,拼板共鸣面板各阶的模态振型相对清晰易识别.与实验模态结果相比,计算模态分析能够识别到选定阶次范围的所有阶次,所得振型图更加均匀且理想,而实验模态分析时个别阶次较难识别.拼板共鸣面板计算模态结果与实验模态结果呈显著的线性相关性,相关系数为0.9996.[结论]从模态分析结果来看,相对整板结构,拼板共鸣面板各阶共振频率对应的模态振型整体清晰易识别,振动频率更高;从木材利用率方面来讲,相对于制作整板,拼板共鸣面板更有利于节约木材资源.通过两种模态分析结果综合对比,验证了计算模态分析应用于拼板结构古筝共鸣面板的振动模态研究具有可行性.

古筝;共鸣面板;振动模态;有限元分析;拼板结构

张元婷;葛颖;苗媛媛;刘镇波;李宜祥;田明亮;李晓君;王辰希

东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150040;木质新型材料教育部工程研究中心,黑龙江 哈尔滨150040;扬州市良匠古筝制作研究院,江苏 扬州 225012;扬州国琴网络科技有限公司,江苏 扬州 225000

北京林业大学学报

[1]张元婷;葛颖;苗媛媛;刘镇波;李宜祥;田明亮;李晓君;王辰希-.拼板结构的古筝共鸣面板振动模态研究)[J].北京林业大学学报,2022(05):132-141

拼板结构,共鸣面板

古筝,振动模态,音质,音色,发声,模态分析方法,声学振动性能,实验模态分析,模态分析法,数字信号处理技术,激励力,振动响应,响应信号,数据转换,频响函数,阶次,共振频率,模态振型,计算模态分析,有限元法,近似方法,解出,多集,横纹,和顺,弯曲振动,复合振动,定阶,线性相关性,振动频率,木材利用,综合对比,分析应用

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