Vibroacoustic investigation of a grand piano soundboard

This thesis is aimed at developing and validating a numerical model of the vibro-acoustic behaviour of a grand piano soundboard, to be used by piano makers as a tool to support the design process. Experimental modal analysis results are presented and compared with corresponding finite element numerical simulations, which include modelling of the manufacturing process, to account for the soundboard curvature and the induced stresses. Experimental results and simulation are compared at four significant construction stages of the soundboard. Where modal analysis results are not available a comparison is presented in terms of Frequency Response Function. Structural results are then used as input data for an acoustic Boundary Element Model of the soundboard. In the last chapter several simplified structural model are presented at the purpose of analysing the radiation efficiency of soundboard-like structures.

Il lavoro presentato nella tesi è volto allo sviluppo e alla validazione di un modello vibroacustico della tavola armonica di un pianoforte a coda. Tale modello ha lo scopo di essere utilizzato dai costruttori di pianoforti come strumento di supporto alla progettazione. Inizialmente i risultati di varie campagne di Analisi Modale Sperimentale vengono confrontati con i corrispettivi risultati numerici ottenuti tramite un modello ad Elementi Finiti. Il modello ad Elementi Finiti ha la peculiarità di simulare anche il processo di assemblaggio della tavola armonica e di considerare quindi la curvatura indotta in essa e lo stato di sforzo residuo. Questo confronto viene eseguito in quattro importanti fasi del processo di produzione. I risultati in termini di vibrazioni strutturali vengono poi utilizzati come condizione al contorno per un modello agli elementi di contorno (BEM) per la simulazione dell’emissione sonora della tavola. Nell’ultimo capitolo vengono presentati diversi modelli semplificati che hanno lo scopo di analizzare, in termini di efficienza di emissione acustica, l’effetto delle caratteristiche principali (curvatura, ortotropia, presenza dei rinforzi) della tavola armonica.