碳纤维

  一些公司已经生产碳纤维复合材料仪器。这种材料具有很高的刚度和很轻的重量，非常适合小提琴或吉他。随着诸如小提琴之类的木制乐器已经发展了300多年，复合乐器为了达到其[敏感词]潜能而需要做一些追赶。使用这种多功能的材料，需要进行研究以了解不同纤维类型，纤维方向以及与乐器产生的声音相关的其他属性的影响。在这项研究中，作者结合了受过经典训练的小提琴制作者，音乐学家和材料科学家的见识，以制造出高质量的原型乐器，并通过相关的科学测试来学习更多。首先，[敏感词]作者制作了六把复合小提琴，除了顶板材料相同。随后的三把大提琴完全由碳纤维，玻璃纤维或亚麻纤维制成。这个怎么做的？

  原型是根据常规仪器的尺寸设计的，但排除了相当尖的角以方便模具制造。对于音孔，还选择了简化的现代设计，但由于声学原因，保留了常规音孔的整体尺寸。背板，侧面和颈部一体成型。这些图案是由中密度聚氨酯（PU）泡沫手工制成的，其方式类似于从一块木头上雕刻出木制乐器的方式。这个过程确保了可以使用古老乐器制造工艺的知识，例如使音板的拱形具有合适的形状。加工后，将图案涂上聚酯树脂以获得可以用脱模剂处理的高光泽度表面。使用根特大学的真空辅助树脂传递模塑（VARTM）工艺制造玻璃纤维模具，以制造所有复合部件。通过改变叠层的厚度，在声学上优化了复合材料部件，从而使共鸣板的中心更硬，边缘更灵活。这类似于传统的木质共鸣板，在某些区域较厚，而在其他区域较薄。使用经典的层压理论计算所需的厚度。然后将复合零件在车间组装成成品仪器。此处包含的三个视频介绍了碳纤维大提琴的整个构建过程。通过模态分析和各种方法研究了原型，模态分析用于研究振动行为，揭示出具有声学重要性的特征模式，声学测量，以及在双盲测试中听众和音乐家如何感知乐器。一个了解到的例子是，改变叠片中的纤维方向会对小提琴的响度和音色产生显着影响。因此，通过改变碳共鸣板的（各向同性），可以改变乐器的声音以适应音乐家的需求。