模态分析就求特征值和特征向量的问题,特征值就是要知道结构振动的一些基本振型对应的频率,在实际中,有时为了避开这这些基本频率,防止共振,有时要加强振动,看实际需要,基本自然频率可以给我们一个准则,可知道我们的结构变形是算快还是算慢,基本自然频率也可以代表结构整体的刚度:频率低表示结构的刚度很低(结构很柔软),相反的频率高表示结构的刚度很高(结构很坚硬)。结构的软硬程度视需求而有不同的设计,譬如刚性的高楼设计虽然比较不会摇动的太厉害,但是却不容易吸收地震能量;相反的柔性的高楼设计虽然会摇动比较大,但是往往可以吸收很大的地震能量。
振型有何实用上的价值呢?从振态的形状我们可以知道在某个自然共振频率下,结构的变形趋势。若要加强结构的刚性,你可以从这些较弱的部分来加强。比如说一个高楼的设计,如果经过模态分析后会发现,最低频的振态是在整个高楼的扭转方向,那表示这个方向的刚度是首先需加强的部分。
你看那张图片显示的是5阶频率。以后设计都不能与这个频率相同,否则会共振
通过模态分析可以看各阶模态振型。
对于一阶模态分析图,可知它的振动是在平行于XY的平面内振动,由一阶模态图知其频率
对于二阶模态分析图,可知它的振动是在平行于YZ的平面内振动,由二阶模态图知其频率
对于三阶模态分析图,可知它的振动方向是沿着Y轴发生扭转振动,由三阶模态图知其频率
对于四阶模态分析图,可知它的振动是在Y轴方向进行上下振动,由四阶模态图知其频率
对于五阶模态分析图,可知它的振动方向是在XY平面内发生中部弯曲振动,由五阶模态图知其频率
分析其结果,可以清楚观察在不同模态下的振型,对结构的影响
前五阶固有频率