琵琶共鸣面板的振动模态分析

为研究琵琶共鸣面板的声学振动性能,采用快速傅里叶变换频谱分析仪测定了共鸣面板在0～1000Hz频率范围内的各阶振动频率,并分析了各阶振动频率对应的振动模态。结果表明:共鸣面板的振动可以分成顺纹理方向弯曲振动、横纹理方向弯曲振动、顺纹理与横纹理方向弯曲振动叠加而成的扭转振动3种,但扭转振动的振型并不是简单地由2个方向的弯曲振动叠加而成;各阶振动振型基本呈y轴(顺纹理方向)对称,但并不完全呈x轴(横纹理方向)对称,这主要是由琵琶共鸣面板的仿梨形结构决定的;对于(0,n)、(1,n)、(2,n)、(3,n)的各阶频率,当n值由0逐步增大时,共振频率的变化具有相似的增长趋势。

阮、月琴共鸣面板的振动特性

采用快速傅立叶变换频谱分析仪测定了阮、月琴共鸣面板在0～1 000 Hz频率范围内的各阶振动频率、声振动传播速度及声辐射强度,并分析了各阶振动频率对应的振动模态。对于阮,较易测得50、135、236.25、307.5、345、435、642.5、737.5 Hz等阶共振频率;对于月琴,较易测得56.25、111.25、170、322.5、371.25、438.75、570、707.5、880 Hz等阶共振频率。除了共振频率在170 Hz左右对应的振型,阮与月琴各阶振型基本相同,但对应的共振频率却存在差异。共鸣面板的顺纹理声振动传播速度最大,其值为横纹理方向的2倍以上。

整板结构的古筝共鸣面板振动模态的研究

【目的】古筝的演奏效果除了与演奏者的技艺有关,与古筝本身的结构也有密不可分的联系。其中共鸣面板接收琴弦的振动并引起共振发声,是古筝发声过程中至关重要的一部分。本研究以整板结构古筝共鸣面板为研究对象,利用不同分析方法探讨其声学振动性能。【方法】采用ZSDASP信号采集分析软件对整板结构共鸣面板进行实验模态分析,得出各阶次共振频率及对应模态振型的特点和规律;并建立整板结构共鸣面板的三维模型,对其进行计算模态分析,验证计算模态分析应用于本研究的可行性。【结果】通过实验模态分析和计算模态分析均得出,随着振动阶次的升高,整板结构共鸣面板模态振型均趋于复杂,且对应的共振频率也逐渐增大;在实验模态结果中,(0,n)、(1,n)和(2,n)等阶次的共振频率较易识别;(0,n)阶对应的模态振型相对清晰易识别,但(1,n)、(2,n)中较低阶次对应的模态振型不明显;计算模态能够识别到的各阶频率所对应的振型为(1,n)和(2,n)阶,与实验模态结果相比缺少(0,n)阶,但计算模态分析得到的结果更具连续性,能够识别到(1,n)和(2,n)的所有阶次,而实验模态分析时个别阶次不够明显。【结论】将计算模态求解结果与实验模态结果进行对比分析得出,计算模态分析应用于整板结构古筝共鸣面板的振动模态研究具有一定的可行性。

拼板结构的古筝共鸣面板振动模态研究

【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0.999 6。【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。