Simulation des Einflusses von Materialparametern auf das Schwingungsverhalten einer Gitarrendecke (vor Ort)
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Abstract:
In vorangegangenen Hörversuchen wurden signifikante Präferenzunterschiede zwischen Gitarren mit identischem Design aber variierenden Materialparametern festgestellt. Dieser Beitrag diskutiert grundlegende Einflüsse verschiedener Materialparameter auf das Klangverhalten von Gitarrendecken mit Hilfe von Simulationsmethoden und abstrahierten Modellen. Der Fokus liegt dabei auf dem Verständnis des Einflusses verschiedener Materialparameter auf die Verschiebung von Modalfrequenzen der Resonanzdecke. Um die Modenverschiebung besser zu verstehen, wurde das Schwingungsverhalten einer vereinfachten Resonanzdecke mit der vibroakustischen Simulationssoftware Wave6 numerisch modelliert. Die Abmessungen des verwendeten Finite-Elemente-Modells wurden so gewählt, dass sie einer echten Gitarrendecke (50 cm x 35 cm) entsprechen. Vor allem aber wurde der orthotrope Charakter des Holzes mit separater Steifigkeit in Längs- und Querrichtung berücksichtigt. Weiterhin wurde der relative Einfluss der Dichte ρ und des Schermoduls G simuliert. Der Einfachheit halber wurde ein stark abstrahiertes Deckenmodell mit fest eingespannten Kanten und ohne Leisten, Steg, … verwendet. Die Ergebnisse illustrieren das Potential von simulationsbasierten Ansätzen bei der Untersuchung des Schwingungsverhaltens von Musikinstrumenten und zeigen anschaulich, dass der relative Einfluss von Längs- und Quersteifigkeit stark von der Modenform abhängt.
