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模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性一種近代方法,,是系統(tǒng)辨別方法在工程振動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用。模態(tài)是機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性,,每一個(gè)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(jì)算或試驗(yàn)分析取得,,這樣一個(gè)計(jì)算或試驗(yàn)分析過(guò)程稱為模態(tài)分析,。1 b& t) ~; }) z
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模態(tài)分析就求特征值和特征向量的問(wèn)題,特征值就是要知道結(jié)構(gòu)振動(dòng)的一些基本振型對(duì)應(yīng)的頻率,,在實(shí)際中,,有時(shí)為了避開這這些基本頻率,,防止共振,有時(shí)要加強(qiáng)振動(dòng),,看實(shí)際需要,,基本自然頻率可以給我們一個(gè)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(jiān)硬)。結(jié)構(gòu)的軟硬程度視需求而有不同的設(shè)計(jì),,譬如剛性的高樓設(shè)計(jì)雖然比較不會(huì)搖動(dòng)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(jì)雖然會(huì)搖動(dòng)比較大,,但是往往可以吸收很大的地震能量,。
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- Y7 ~2 j8 V, i' @6 f0 \$ R4 D 振型有何實(shí)用上的價(jià)值呢?從振態(tài)的形狀我們可以知道在某個(gè)自然共振頻率下,,結(jié)構(gòu)的變形趨勢(shì),。若要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛性,你可以從這些較弱的部分來(lái)加強(qiáng),。比如說(shuō)一個(gè)高樓的設(shè)計(jì),,如果經(jīng)過(guò)模態(tài)分析后會(huì)發(fā)現(xiàn),最低頻的振態(tài)是在整個(gè)高樓的扭轉(zhuǎn)方向,,那表示這個(gè)方向的剛度是首先需加強(qiáng)的部分,。
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我們?cè)O(shè)計(jì)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(jì)工程師,需要識(shí)別這些頻率,,并且當(dāng)有外力激勵(lì)結(jié)構(gòu)時(shí),,應(yīng)知道它們?cè)鯓佑绊懡Y(jié)構(gòu)的響應(yīng)。理解模態(tài)振型和結(jié)構(gòu)怎樣振動(dòng)有助于設(shè)計(jì)工程師設(shè)計(jì)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(jì)所有類型的結(jié)構(gòu),包括機(jī)車,、航天器,宇宙飛船,、計(jì)算機(jī),、網(wǎng)球拍、高爾夫球桿
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