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很多人不知道振型的物理意義是什麼,仔細想想確實不好理解,我們可能平時工作中整天都在求解振型,但是它的物理意義到底是什麼呢?
振型的物理意義是,結構系統做自由振動時,節點上可能出現的完全不相關的變形曲線,所謂不相關是說某一振型變形曲線形態上的慣性力對其它振型做功為0,一個結構系統有n個自由度就有n個振型。
這樣的定義,聽起來還是很費解!
假如結構系統自由振動的初始位移沿著某個振型變形曲線開始,那麼它將保持著沿著這個振型的運動不變。這樣聽起來有點意思了,下面我們繼續深入理解。
我們可以這麼認為,一個結構系統做自由運動時,它的初始位移是隨機的,不是完全沿著某個獨立的振型,但是它可以表示為某幾個振型的變形曲線在一起以一種方式組合而成。到這裡我想大家都有點清楚了,其實基本振型最容易產生,因為激勵起它所需要的能量最小,所以它參與組合形成各種響應變形曲線的機率最高,但是參與係數不一定最大,因為最大的是主振型只是對於很多常規的結構而言,基本振型和主振型是一致的。
作為結構師,我們要畫圖賺錢,還會考一注,還要談戀愛,可能去現場,或者去參加婚禮,這些事情都是互不相關的,互不影響,這就是正交性。這幾件事情中你認為最重要的就是主振型,其他的就是第N振型。
對于振型的應用,通過上面的理解,我們可以很容易的發現振型是很有用的,它可以組合起來表示地震響應、風振響應,它還可以用來表示結構穩定可能出現的撓曲線形態,而最容易出現的基本振型還可以作為結構的初始缺陷。
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