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振动分析工具

特征值与振动分析交互式仿真器

计算多自由度弹簧-质量系统的固有频率和模态形状,以动画可视化。附带频率响应函数(FRF)的实时绘制和共振Warning功能。

系统定义
自由度数 N :
质量 m₁…mₙ (kg)
弹簧常数 k₁…kₙ₊₁ (N/m)  — k₁:左端接地弹簧 kₙ₊₁:右端接地弹簧 中间:质量间弹簧
阻尼比 ζ
K[i][i] = k[i] + k[i+1]
K[i][i±1] = −k[i+1]
模态形状动画
点击动画中的质量块切换模态
0.000 s
固有値计算結果
模态 f_n (Hz) ω_n (rad/s) T (s)
模态形状 — 固有矢量成分
模态比較Save
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频率响应函数(FRF)
Frf
Hz
5.0 Hz

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什么是特征值与振动分析交互式仿真器?

特征值与振动分析交互式仿真器用于把抽象公式、参数变化和可视化结果连接起来。通过移动滑块或输入数值,可以实时观察主要变量如何影响系统行为。

物理模型与关键公式

本工具围绕特征值与振动分析交互式仿真器的核心模型进行计算。使用时应同时关注输入参数、单位和边界条件,避免只凭单个结果数值作判断。

实际应用场景

特征值与振动分析交互式仿真器可用于教学演示、工程初步估算、参数灵敏度分析和方案比较。在进入更完整的CAE或实验验证前,它能帮助快速把握数量级与趋势。

常见误解与注意事项

模拟结果是理想化模型下的估算,实际工程还需要考虑材料离散性、环境条件、测量误差和安全系数。请结合公式含义与图表趋势综合判断。

计算示例

计算示例:3自由度弹簧-质量系统的固有振动分析

m₁ = m₂ = m₃ = 1 kg,k₁ = k₂ = k₃ = k₄ = 1000 N/m(含接地弹簧)的3DOF系统:

阻尼比 ζ = 0.05 时,共振放大率(Q值)≈ 1/(2ζ) = 10。将激振频���调到各 f_n 时产生大幅响应。

设计标准:ISO 10816(旋转机械振动评价)、ISO 2631(人体全身振动)。建筑中晃动角1/200以下为居住舒适性标准。