振动动力学

模态分析模拟器

从振动动力学中专注于模态分析，包含相关计算条件、公式和设计决策的比较模拟器集合。

17 个模拟器

相邻类别

结构分析 机械元件 声学 控制·机器人

工具列表

加速度传感器频率响应模拟器
Accelerometer Frequency Response Simulator
模态分析
加速度计本身就是一个微小的弹簧-质量-阻尼系统。调整固有频率、阻尼比、被测频率与真实加速度，即可实时计算响应倍率、测量误差、可用上限频率与共振放大，理解为何只有在远低于共振的平坦频带内才能准确测量。
加速度传感器加速度计频率响应共振
梁的振动模态可视化
Beam Modes
模态分析
本文通过动画直观展示简支梁、悬臂梁和固定梁的多种固有振动模态，支持多模态叠加效果演示，并实时显示对应的固有频率谱图。内容专注于CAE仿真中的结构动力学可视化，帮助工程师与学习者深入理解梁结构的动态特性与共振行为。
梁振动固有模态
克拉德尼图形模拟器 — 正方形板的振动模式
Chladni Figures Simulator — Vibration Modes of a Square Plate
模态分析
克拉尼图形模拟器：用 Ritz 近似合成方板上的振动模态 φ_mn(x,y)，调整模态阶数 (m,n)、合成参数 α、节线阈值 ε，即可可视化节线图样与相对固有频率，直观理解克拉尼实验。
克拉德尼图形振动模式节线正方形板
阻尼自由振动（阻尼固有频率）模拟器
Damped Natural Frequency Simulator
模态分析
单自由度弹簧-质量-阻尼系统阻尼自由振动免费模拟器。调整质量、刚度与阻尼系数，实时计算无阻尼固有频率、阻尼比ζ、阻尼固有频率、对数衰减率δ以及振幅衰减，并可视化逐渐衰减的振动波形。
阻尼固有频率阻尼自由振动阻尼比对数衰减率
圆形膜的振动模拟器 — Bessel模式和鼓声
Drumhead Vibration Simulator — Bessel Modes of a Circular Membrane
模态分析
圆膜（鼓面）振动模拟器：调节半径、张力、面密度、模态序号，由贝塞尔函数 J_m(x) 的零点 α_mn 实时计算固有频率 f_mn 与膜面位移图样，直观感受打击乐的非整数泛音。
圆形膜鼓Bessel函数振动模式
特征值·振动分析交互式模拟器
Eigenvalue Vibration
模态分析
探索多自由度弹簧-质量系统的振动特性！本交互式仿真器通过求解特征值问题，计算系统的固有频率与模态形状，并以动画直观展示。支持实时绘制频率响应函数（FRF），提供共振预警。涵盖从自由-自由到固定端的多种边界条件设置，并采用模态叠加法进行动态响
特征值固有频率振动分析模态形状
固有频率计算
Frequency Natural
模态分析
本文介绍如何利用CAE技术实时计算简支梁、悬臂梁、弦等结构的固有频率与振动模态。通过设定边界条件与截面形状，快速获取前五阶固有频率，并借助动画直观可视化各阶模态形状，为结构设计与动力学分析提供关键洞察。
固有频率振动模式梁振动边界条件
频率响应函数（FRF）计算
Frequency Response
模态分析
使用频率响应函数(FRF)计算器，快速绘制波德图并自动获取共振频率、阻尼比、Q值与半功率带宽。适用于结构振动分析与模态试验，助力工程师高效完成单/双自由度系统仿真。
FRF频率响应波德图奈奎斯特
Lamb波分散模拟器 — 平板的S_0/A_0模式
Lamb Wave Dispersion Simulator — Plate S_0/A_0 Modes
模态分析
兰姆波频散模拟器：实时计算平板中对称模态 S_0（非频散）与反对称模态 A_0（板弯曲波·频散）的相速度和波长，可调杨氏模量、密度、频率与板厚，是体验结构健康监测基础的免费工具。
Lamb波板波分散S_0模式
对数衰减法测量阻尼比模拟器
Logarithmic Decrement Damping Simulator
模态分析
从自由振动的衰减波形读取峰值振幅，实时计算对数衰减率 δ、阻尼比 ζ、有阻尼固有频率 fd 与 Q值。改变首个与第n周期后的峰值振幅及固有频率，即可实测阻尼特性。振动工程工具。
对数衰减率阻尼比阻尼系数自由振动
一维有限元法·特征值分析模拟器
Modal Analysis 1D
模态分析
本文介绍一维有限元模态分析模拟器的实现原理，通过组装杆件的全局刚度矩阵和一致质量矩阵，求解广义特征值问题，实时展示振型动画并与解析解对比。详细推导单元刚度矩阵与一致质量矩阵的数学表达，帮助理解一维结构振动模态的数值模拟方法。
特征值分析模态形状固有频率多自由度系
特征值分析模拟器
Modal Analysis
模态分析
改变2自由度弹簧质量系的参数，实时计算特征振动频率、振动模式、FRF。通过模式动画直观理解。
特征值分析固有频率模态形状振动
参数共振模拟器
Parametric Oscillator
模态分析
通过马蒂厄方程深入探索参数共振现象。本模拟器允许您调整调制参数，直观观察系统稳定性图、时域响应与相位轨迹变化。通过交互式仿真，揭示为何以系统固有频率两倍进行参数激励（如抽打秋千）会导致振幅出现指数级失控增长，从而深入理解参数振荡器的核心物理
参数共振Mathieu方程
瑞利·里兹法固有频率估计计算器
Rayleigh Method
模态分析
本计算器通过瑞利-里兹法，直观演示如何估算结构固有频率。实时调整假设振型，观察瑞利商如何变化并收敛于精确解，深刻理解上界定理。可视化展示假设振型、精确解及边界条件，分析形状系数对固有圆频率的敏感性，是学习结构振动理论与验证计算结果的实用CA
瑞利法固有频率瑞利商振动
弹簧常数计算器
Spring Constant
模态分析
使用弹簧刚度计算器，快速计算螺旋弹簧、板簧的刚度k、弹簧指数C及固有频率。生成载荷-挠度图与应变能曲线，辅助工程师高效完成弹簧设计与CAE仿真分析，提升工作效率。
弹簧弹簧常数螺旋
弦的频率（美森尼定律）模拟器
String Vibration Frequency Simulator
模态分析
基于梅森定律实时计算张紧弦的固有振动频率：根据弦长、张力、线密度、模态阶数与边界条件，给出波速、基频、模态频率、波长、周期与最接近的音名。乐器设计与拉索振动分析均可使用的。
弦振动美森尼定律固有频率基本频率
扭转摆模拟器
Torsion Pendulum
模态分析
使用CAE扭转摆模拟器，通过输入扭转刚度与转动惯量，快速计算扭转振动周期与固有频率。工具内置实时动画，直观展示旋转惯性体的振动过程，并依据公式 fn=1/(2π)*√(κ/J) 自动完成计算。适用于工程师与学生进行振动分析与教学演示。
扭转振动固有频率惯性矩扭转刚度

使用指南

  1. 输入材料类型（铝合金A6061-T6：E=69GPa、钢SS400：E=205GPa）、截面二次矩和长度
  2. 选择边界条件（两端固定·悬臂·简支）并设置网格分割数
  3. 执行计算，实时显示固有频率（1次～n次）和对应的模态形状变形图

具体计算示例

对长度L=1500mm的钢制I型梁（I=8500cm⁴）进行两端固定条件分析时，计算出1次固有频率f₁=47.8Hz、2次f₂=131.2Hz、3次f₃=257.4Hz。将同一梁更换为铝材后，f₁=28.6Hz，由于密度差异，固有频率下降约60%。在实际泵驱动轴设计中（直径φ60mm、转速1200rpm=20Hz），通常设定1次固有频率≥25Hz以确保避免共振。

实务注意事项