⑴ 什麼叫機械振動
模態是振動系統的一種固有振動特性,模態一般包含頻率、振型、阻尼...。
然而,為了便於對模態進行稱呼,就以模態頻率的大小進行排隊,這種排隊的順序往往就是所謂的「階」。
模態分析(modal analysis):
振動系統各階模態的分析研究。這種振動系統是指多自由度系統、連續彈性體振動系統或復雜結構物。對應於無阻尼系統各階主振動(固有振動),各點位移具有某種駐定形態,這些點同相或反相也通過平衡位置,又同相或反相地到達極端位置,構成實模態。振動系統最低階固有頻率的模態稱基本模態。
模態分析可解決線性系統的如下問題:①對系統各階模態進行響應分析,疊加各響應波形可求得系統各點的總響應;②求出各階模態的最大響應值,再作適當組合,可求得系統某點的最大響應值;③在激勵頻率已知的受迫振動中,分析系統能否發生共振;④表示系統的動態特性,指導人們調整系統的某些參數(如質量、阻尼率、剛度等 ) ,使動態特性達到最優,或使系統的響應控制在所需范圍內。
模態分析在工程中應用甚廣,例如:①對航天器進行模態分析,以顯示其在發射過程和空中飛行環境中的響應,從而判斷它是否會損壞。②對懸索橋進行模態分析,可知它在風激勵下是否會發生共振,經計算響應後還可預估壽命。③對發動機外殼進行模態分析,有助於研究振動產生雜訊的成分和提供雜訊的比重。④對滾珠軸承進行模態分析,有助於識別故障及發生振動和雜訊的原因。
一些大阻尼、非比例阻尼的復雜結構物(如高阻尼復合材料結構物),系統的響應不能按主模態分解,系統各點即不同相也不反相,振動無駐定形態,節點位置不固定,模態矢量不是實數而是復數。對具有上述特徵的振動系統,不能用實模態理論及其分析方法而須用復模態理論及其分析方法研究系統的響應問題。