<html>
<body>
<br>
Robin,<br><br>
Very well said.&nbsp; I was hoping that we would eventually get back to
the discussion of the Modulus of Reslience, having not felt that it was
dealt with very well at the time.<br><br>
Thank you very much.<br><br>
Best.<br><br>
Horace<br><br>
<br>
At 10:38 AM 1/25/2005, you wrote:<br>
<blockquote type=cite class=cite cite="">Dale<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; There is just such a relationship and it is no a
mystery, although, as far as I can tell it is neither comprehended nor
taken into account in the flexural view of soundboard
function.&nbsp;&nbsp; This factor is precisely what I suggested be taken
into account in a post put up three years ago during the debate on the
behavior of soundboards, entitled Rocking Bridges, Dec 30, 2001,&nbsp; in
commentary on the Modulus of Resilience, which was ignored, or
misunderstood as an impedance matter which is not the case.&nbsp;&nbsp;
In my opinion, one should view the soundboard, as I have repeatedly
urged, not through the prism of deflection mechanics or cyclic static
pressures but, rather, as an energy absorbtive, concentrating and
transmitting&nbsp; medium, the energy&nbsp; absorbed being the output of
the string, which is a pressure excitation at the
terminations.&nbsp;&nbsp; <br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; In my opinion, (and, I am going to drop this
phrase through the remainer of this post although it all should be taken
with this qualification) the soundboard should be seen as a device which
has several functions.&nbsp; These functions themselves are not
necessarily complementary and, in fact, are perhaps somewhat
contradictary.&nbsp; How they are adjusted, vis a vis, one another is the
particular solution found by any given design approach.&nbsp;&nbsp; At
one and the same time, the board, bridge and ribs together,&nbsp; must be
stiff enough to ensure&nbsp; loop stability on the strings which motion
of the terminations past certain limits would preclude; at the same time,
it must absorb this energy, which is just sound, another problem in and
of itself;, it must then concentrate the sound in ways that build up the
amplitude and, finally, transfer momentum out of the system as acoustic
radiation.&nbsp; <br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; I will not repeat here the many arguments I have
made for the nature of motion at the bridge and the energy loading that
occurs there, they are, likely, well known. <br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; What follows will be a synoptic treatment of
this entire question which will be published in substantially greater
detail later this year, elsewhere.&nbsp; <br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; There are critical distinctions that arise, as I
said in the post referred to above, from the nature of loading.&nbsp;
These were dismissed as mere impedance issues.&nbsp; Not so.&nbsp; <br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; The absorption by the soundboard of this energy
is a function of its energy resistance.&nbsp; Quoting from the post
referred to above, which I will then elaborate upon:<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &quot;The approach taken by your school of
thought is generally, as far as I can tell, expressed in terms of mass
and stiffness, flexion, and the ratio of stress to strain, that is the
modulus of elasticity.(here I can't render appropriate notation due to
the limitations of the keyboard I am using);&nbsp;&nbsp; These&nbsp; are
the terms of deflection mechanics, among others.&nbsp; When applied to
the transfer relations between string and bridge they are
inadequate.&nbsp; A better measure of the relations is the one used in
energy loading and that is the modulus of resilience which is half the
quotient of the square of the stress to the modulus of elasticity.&nbsp;
Although the modulus of resilience is in fact a measure of how much
energy is absorbed per unit volume of the material when the material is
stressed to the proportional limit, its implications for the design and
manufacture or remanufacture of soundboards are profound as it can be
used as a predictor for the absorbion of energy or energy resistance of a
member and therefore models the transfer relations between string and
bridge, among others. <br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Critical implications of the modulus of
resilience and energy loading arise in comparison to those of static
loading.&nbsp; Static loading, whether flexion or axial depends upon the
maximum stress developed, energy loading is substantially different,
(quoting from Seely)&nbsp; &quot; the resistance... of the bar((bridge,
rh) to an energy load......depends not only the maximum unit-stress, s,
but also, (1) on the distribution of&nbsp; stress through the body, since
the energy absorbed by a given unit volume is&nbsp; ((the modulus of
resilience is quoted, rh)), and hence depends upon the degree to which
that VOLUME (caps mine, rh) is stressed, and (2),<br>
and on the number of units of volume of material in the bar ((bridge,
rh)).&nbsp; What this means to those that have not grasped it is that the
transfer relations between string and bridge/soundboard are a function of
the VOLUME and the DISTRIBUTION of stress in the bridge itself, and not
simply the stiffness and mass.&nbsp; The undercutting of the bridge,
thinning of soundboards, tapering of ribs,&nbsp; inner rib angles, etc.
are in fact methods of volume and stress control the purpose of which is
to equalize the stress distribution in the material and thereby optimize
its energy absorptive capacity or control its energy resistance.&nbsp; As
far as I can see, this should be a matter dear to the heart of anyone
attempting to design, remanufacture,&nbsp; or otherwise modify a piano
soundboard.<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; To further quote from Seely, &quot;...show that
the material in a beam having a constant cross-section is inefficient in
absorbing energy.&nbsp;&nbsp; For example,........a rectangular beam,
when loaded at mid-span with a concentrated load,&nbsp; can absorb only
one-ninth as much energy as the same beam could absorb&nbsp; if all the
material in the beam were stressed to the same degree.&quot;&nbsp; The
requirement for stress-equalization, hence control of energy resistance,
can be expressed as taper of ribbing, undercutting of bridges, notching
of struts, etc.<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; It is absolutely critical to understand that
energy absorption under dynamic loading, as indicated above, is
functionally different from that of static loading, one being dependant
upon the maximum stress developed, the other the nature of the stress
distribution, a more complex formulation requiring cognizance of the
volume and stress together.&nbsp;&nbsp; This is, at the least, one
important relationship between mass/stiffness/soundboard area which
fundamentally influences the tonal qualities of an instrument, to use Ron
O.'s words.&nbsp; <br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; It is often maintained, erroneously in my view,
that the loudness or softness of a given note is some function of an
&quot;impedance&quot; problem, and that, generally, this is true for the
entire system.&nbsp; A much better view would be to see the entire piano
structure as part of a completely whole, organic system, coupled in a
dynamic manner, loaded with acoustic energy, and subjected to a forced
vibration.&nbsp;&nbsp;&nbsp; The energy of these vibrations may find
sinks where it is lost through excessive damping, or, it may superpose in
ways which build it up in the soundboard which, itself, is the greatest
sink of all.&nbsp; One can evaluate the soundfield in a piano soundboard,
the rim, or the plate through various means.&nbsp; A simple way is to use
the mechanic's stethoscope I suggested several years ago and explore the
distribution of sound.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; The sound produced by the
string is distributed to a greater or lesser degree,&nbsp; throughout the
entire piano structure, which itself is also coupled to the floor, air,
and, generally, the world.&nbsp; Piano design has attempted to control
the distribution and superposition&nbsp; of these forced vibrations,
particularly&nbsp; by attempting to control energy absorption, or its
inverse, energy resistance, in the soundboard, bridge, ribs and rim,
using just the principles described above, whether conscious or not.
<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; The sound does indeed traveld, as
structure-borne-sound,&nbsp; through the entirety of the system, that is
all components of the piano but, particularly through the soundboard, rim
and plate.&nbsp; Good design will attempt to direct sound back into the
soundboard where it may assist in building up the sound pressure
level.&nbsp; The acoustic dowel is a design feature that attempts to
facilitate this process. This is, regardless of any outlandish sales
claims arising from this process, the dreaded &quot;Circle of
Sound&quot;, and, as such, is a real process.&nbsp; That such things will
happen is a commonplace notion,&nbsp; just taken for granted, a complete
given,&nbsp; and is the norm in sonic analysis.&nbsp; It is astonishing
that technicians, who really should know better, confuse this process,
one indubitably real, with their antagonism for what may be exaggerated
claims by certain factories.&nbsp; <br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; The modulus of resilience is a measure, as I
have indicated before, of the amount of energy a structure may absorb up
to the proportional limit and is, in a way, inadequate for the
structure-borne- sound found in a piano, as we are not looking to take
the energy level to such a point.&nbsp; Its usefulness, however, lies in
the perspective it affords.&nbsp; That is, what are the capabilties of a
medium which influence its ability to absorb and transmit energy, in this
case, acoustic energy and how does one maximize this.&nbsp; <br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; The soundboard can be made more effective at
acquiring energy from the string, and, further, reacquiring it numerous
times from the rim and plate by control of energy resistance and stress
distribution, and, in particular, the equality of stress
distribution.&nbsp;&nbsp; Consider an unribbed soundboard:&nbsp; it has a
kind of moisture induced stress to some degree or the other.&nbsp; Dry it
to some point and rib it, either by rib crowning or compression crowning,
a new level of stress, glue it in, now a different distribution and then
press it down by string bearing a further change in stress.&nbsp; I think
it plainly evident piano design has evolved methods to impart certain
stresses into the system for several reasons, for example, equalization
for purposes of acoustic absorption, but also mechanical reasons such as
the need to maintain tuning stability, and string termination.&nbsp;
<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Crown, downbearing pressure, board thinning,
ribbing, rib-tapering and inner rim angling achieve a number of these
objectives&nbsp; simultaneously.&nbsp; That is, they can all be made to
work together to give the best chance for equality of stress
distribution.&nbsp; If terminations are to be secure there must be some
offset allowed, were there no need for it acoustically, to counteract the
relaxation, some degree of compression set, in my opinion much smaller
than generally claimed,&nbsp;&nbsp; and plastic reponse of the board
after loading by the strings.&nbsp; This is an utterly paramount,
particularly as regards terminations, but, nevertheless mechanical
consideration in a new soundboard, but which, as most know, must be
accomplished effectively if there is to be a functional soundboard for
any length of time after manufacture.&nbsp; This is another consideration
in design discussions, which seems to have been generally disregarded
here on the list.&nbsp; <br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; As I have said above these factors convienently
serve control of energy resistance, itself the heart of acoustic
function,&nbsp; which modulates the nature, along with reflection and
superposition, of the coupled string/soundboard/ rim/case system as
well.&nbsp;&nbsp; Where energy resistance is lessened the system easily
absorbs energy from the string and feeds this energy right back into the
vibrating string itself, the two become a dynamic whole.&nbsp; This,
again, is a kind of circle of sound.&nbsp; It is easily seen that it
differs entirely from attributing power and sustain solely to the degree
of transmittivity and reflectivity resulting from wave activity at an
impedance discontinuity which is expressed by the impedance ratio of the
two media.&nbsp; Obviously,&nbsp; the interplay of these variables,
alone, affords a considerable range of design flexibility, as long as
energy resistance is controlled, which, again, requires equalization of
stress distribution, that is manipulation of both volume and stress
levels in a coordinated fashion.&nbsp;&nbsp;&nbsp; As volume varies as
the cube slight changes in dimension, for example, the soundboard,
ribbing, or rib taper,&nbsp; may cause substantial effects, equalities or
inequalities,&nbsp; in the stress distribution, for better or worse
insofar as absorption is concerned.&nbsp;&nbsp; <br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; The board, of course is highly anistropic, which
requires structural alterations the purposes of which are also those of
energy control, such as board thinning, ribs and rib tapering.&nbsp;
These, along with downbearing pressure allow for some level of&nbsp;
equalization of stress.&nbsp; It is entirely possible, as crown lessens,
where such does occur, over time, that these changes actually result in
more, rather than less, equalization, with a probable result being a
better sound, and this may account for the better sound some find in old
boards.&nbsp; I don't urge this as a mechanism I am certain of but,
merely, a possible explanation.&nbsp;&nbsp;&nbsp; Ribbing, with or
without crown, lessens the anistropy of the board.&nbsp;&nbsp;&nbsp; As
the speed of sound is&nbsp; much greater along the grain the ribs,
crossing the grain as they do,&nbsp; in at least one functional sense,
lessen this anistropy by providing a sound path which allows the sound to
more effectively travel into the board, where it does it's
superpositional thing,&nbsp; than it could do by simply crossing the
grain, arriving late and attenuated.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
As it is late, I will not, at the moment take up the last of the
functions I indicated, which is acoustic radiation from the board
itself.&nbsp; <br>
Regards, Robin Hufford <br>
&nbsp;&nbsp; <br>
<a href="mailto:Erwinspiano@aol.com">Erwinspiano@aol.com</a>
wrote:<br><br>
<blockquote type=cite class=cite cite=""><font size=2>&nbsp;&nbsp;=
 Ron<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Yes &amp; I happen to agree with you. Mysteries=
 are&nbsp; after all............still mysteries?<br>
&nbsp; Dale<br>
</font>
<dl>
<dd>I strongly suspect that there is some sort of important relationship=
 <br>

<dd>between mass/stiffness/soundboard area which fundamentally influences=
 <br>

<dd>the tonal qualities of an instrument. Please don't ask me to <br>

<dd>elaborate on this matter at this time. This theory remains just that,=
 <br>

<dd>at present.<br><br>

<dd>Ron O.<br>
<br>

</dl>&nbsp;</blockquote></blockquote></body>
</html>