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模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動力特性一種近代方法,,是系統(tǒng)辨別方法在工程振動領(lǐng)域中的應(yīng)用,。模態(tài)是機械結(jié)構(gòu)的固有振動特性,,每一個模態(tài)具有特定的固有頻率,、阻尼比和模態(tài)振型,。這些模態(tài)參數(shù)可以由計算或試驗分析取得,,這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態(tài)分析。/ {* u/ e* z" g" S/ j
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模態(tài)分析就求特征值和特征向量的問題,,特征值就是要知道結(jié)構(gòu)振動的一些基本振型對應(yīng)的頻率,,在實際中,有時為了避開這這些基本頻率,,防止共振,,有時要加強振動,看實際需要,,基本自然頻率可以給我們一個準(zhǔn)則,可知道我們的結(jié)構(gòu)變形是算快還是算慢,,基本自然頻率也可以代表結(jié)構(gòu)整體的剛度:頻率低表示結(jié)構(gòu)的剛度很低(結(jié)構(gòu)很柔軟),,相反的頻率高表示結(jié)構(gòu)的剛度很高(結(jié)構(gòu)很堅硬)。結(jié)構(gòu)的軟硬程度視需求而有不同的設(shè)計,,譬如剛性的高樓設(shè)計雖然比較不會搖動的太厲害,,但是卻不容易吸收地震能量;相反的柔性的高樓設(shè)計雖然會搖動比較大,,但是往往可以吸收很大的地震能量,。* w; Y. X% ^: ~
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振型有何實用上的價值呢?從振態(tài)的形狀我們可以知道在某個自然共振頻率下,,結(jié)構(gòu)的變形趨勢,。若要加強結(jié)構(gòu)的剛性,你可以從這些較弱的部分來加強,。比如說一個高樓的設(shè)計,,如果經(jīng)過模態(tài)分析后會發(fā)現(xiàn),最低頻的振態(tài)是在整個高樓的扭轉(zhuǎn)方向,,那表示這個方向的剛度是首先需加強的部分,。 1 Z& w$ d1 a" B* n2 P9 M& }
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我們設(shè)計的所有結(jié)構(gòu)都具有各自的固有頻率和模態(tài)振型,。本質(zhì)上,這些特性取決于確定結(jié)構(gòu)固有頻率和模態(tài)振型的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度分布,。作為一名設(shè)計工程師,,需要識別這些頻率,并且當(dāng)有外力激勵結(jié)構(gòu)時,,應(yīng)知道它們怎樣影響結(jié)構(gòu)的響應(yīng),。理解模態(tài)振型和結(jié)構(gòu)怎樣振動有助于設(shè)計工程師設(shè)計更優(yōu)的結(jié)構(gòu)。模態(tài)分析有太多的需要講解的地方,,我們使用模態(tài)分析有助于設(shè)計所有類型的結(jié)構(gòu),,包括機車、航天器,,宇宙飛船,、計算機、網(wǎng)球拍,、高爾夫球桿
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