铁板应力分布知识的调律实践应用

文/吴红江

1、铁板应力分布与调律的关系
掌握钢琴铁板的应力分布——特别是应力集中区、高应力点——的知识并在调律实践中加以利用，可以达到防止铁板发生损伤、断裂的目的。
以竖式钢琴为例。根据《钢琴铁板应力测试与分析》（肖巍，《广东乐器世界》2010年6期），调律后，最大拉应力值和最大压应力值同时发生在同一区域。第一次调音时，最大拉应力发生在图“竖式钢琴铁板应力承受点”中a点。第二次调音时，最大拉应力发生在图中b点。图中c点高度压应力集中，接近破坏极限。根据机械设计手册，在此三点区域，如果装配（调律）不得当，即有因为超过拉应力极限而断裂的可能，又有超过压应力而损坏的危险。而调律，特别是不规则、大幅度走律之后的调律，无疑是铁板应力的又一次分布，如果工作不当，也会有铁板损坏或断裂的可能。因此要尽量科学地设定标准音及音区工序。

竖式钢琴铁板应力承受点

2、基础音准测试
设定标准音及音区工序之前需要对基础音准进行测试。以竖式钢琴为例，既然调律后最大拉应力值和最大压应力值同时发生在中、高音区分档处，而根据经验中、低音区分档处（走律严重性仅次于中、高音区分档处，推论）属拉应力值和压应力值次大区域，则在对标准音及其相关八度音进行音准测试的同时必须对各分档处（尤其是中、高音分档处）附近若干键进行音准测试，确定偏离的音分数，才能提供较有价值的调律参考信息。

3、标准音的设定
标准音的设定影响到整架钢琴全部音的频率，如果设定不当无疑会影响钢琴应力分布及音准的稳定性。钢琴摆放的温湿度环境变化较大或钢琴音准发生较大变化时，忽视钢琴的实际走律状况，固执地将标准音确定为49A—440Hz，虽然暂时地在钢琴上获得了国际标准音高，却因较大变动钢琴应力分布而影响其音准稳定，甚至对钢琴造成损伤。
图“标准音的设定1”以Kawai Rx-2 2582313为例，说明实地调律时如何根据基础音准状况设定标准音。图中灰色竖线代表音区分档处。2008年6月30日，走律较规则且幅度适中，因此设定49A为440Hz。2008年10月24日，为避免降低标准音调律导致应力降低影响音准稳定，设定49A为442Hz。2009年3月18日，走律幅度较大但相对规则，中、低音分档处走律较多（-50音分）但对音板球面弧度变化影响相对较小，为避免大幅提高标准音调律导致应力骤升影响音准稳定，设定49A为438Hz。2009年8月2日，走律状况较为常见，次高音、高音分档处走律较多（约-20音分），低音区走律正常，为校正应力分布状况，设定49A为440Hz，辅以多次调律。方法是先将最高两至三个八度参照中音区作适度音律提升以降低各音区之间的应力差，再作整架钢琴的调律以调整整架钢琴的应力分布。调试后的走律状况如图中2010年12月2日栏，相对平均，由实践经验可知为将来调律后易于保持稳定的态势，属基本良好。

标准音的设定1

图“标准音的设定2”以Yamaha GC1 6292168为例，说明根据基础音准状况较科学地设定标准音，在摆放环境湿度变化较大时，可保持钢琴音准的相对稳定性。图中灰色竖线代表音区分档处。2010年5月31日初次测试，整架钢琴呈波浪状走律，根据具体情况预计跌幅，则设定49A为440Hz加+15音分。至2011年1月5日，在湿度变化极大的情况下（由53%降至17%）整架钢琴走律非常严重，但音准值相对平稳，这就为随后的调律实践打下了较好的音准基础。倘若标准音设定不佳，未作标准音提升设定或提升设定过大，则走律将更加严重或极不均衡，给随后的调律实践带来困难。

标准音的设定2

5、非正常走律的钢琴调律后的音准稳定性
上述是一些利用铁板应力知识及音板球面弧度变化规律进行调律实践的实例。必须承认，好的调律曲线及音准稳定性的实现依赖于好的音准基础。图“非正常走律”显示钢琴呈大波浪状走律，并且形成大波谷及大波峰，分别在基准音组、中音、次高音分档处及次高音、高音分档处。在这种情况下想要通过一次调律即保持音准稳定几乎是无法做到的。调律过程中，音板被调律过的区域的骤然巨变的压应力及未调律过的区域的原有压应力所挤压驱赶，球面弧度发生剧变，并且如同地壳之变化，剧变之后需要一定的时间才能趋于稳定，所以即便调律时感觉曲线及音准尚好，也很难很好保持。

非正常走律

6、修正性调律后的音准稳定性
在某些时候，调律之后对个别音的音准进行修正会引发一系列的走律。跟踪观察，会发现这一现象出现在某架钢琴的某一两个音或某个相对狭小的区域。这里就是音板受到各方应力压驱而“凝聚”承受之处。
修正调律引起的频率变化如此之小，似可忽略，为何还会引起一系列的音准变化呢？这是因为调律后整架钢琴的应力均衡分布于高应力点两侧——即便存在着某些微小的频率偏差——就如同一架水平的天平。当天平的某一边增加或减少了砝码——也许只有0.01克——就会使天平倾斜。而修正调律的音律变化所引起的应力变化就如同使天平倾斜所增加或减少的那支0.01克的砝码，使应力均衡被打破而导致一系列的走律。

因此要慎重进行音准修正。