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什么是振動(dòng)分析軟件？
振動(dòng)分析軟件是用于在計(jì)算機(jī)上預(yù)測(cè)振動(dòng)作用于被分析物體時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象的軟件。
當(dāng)一定的外力作用于物體時(shí)，根據(jù)外力的大小和方向，物體會(huì)發(fā)生變形。通常，物體會(huì)受到一個(gè)力，該力會(huì)根據(jù)變形量試圖恢復(fù)到其原始形狀，當(dāng)超過物體材料強(qiáng)度的力作用在其上時(shí)，它就會(huì)發(fā)生塑性變形或斷裂。
另一方面，振動(dòng)不是恒定的外力，而是作用在物體上的隨時(shí)間變化的力。特別是波浪，在一定時(shí)間內(nèi)反復(fù)作用，會(huì)引起較大的變形甚至破壞，就像有很大的外力作用在物體上一樣。振動(dòng)分析軟件是模擬復(fù)雜振動(dòng)現(xiàn)象的軟件。
振動(dòng)分析軟件的使用
振動(dòng)分析軟件用于各種振動(dòng)結(jié)構(gòu)，不僅用于汽車和電氣設(shè)備等制造業(yè)，而且還用于建筑行業(yè)，以模擬地震引起的振動(dòng)影響。
每個(gè)結(jié)構(gòu)都有自己的固有頻率，因此如果施加的振動(dòng)與固有頻率匹配，則可能會(huì)發(fā)生共振。這種共振會(huì)增加振動(dòng)并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞或破壞，因此有必要在設(shè)計(jì)階段通過模擬來確認(rèn)共振。振動(dòng)分析軟件用于確認(rèn)這種現(xiàn)象。
振動(dòng)分析功能作為線性動(dòng)態(tài)分析被納入結(jié)構(gòu)分析軟件中。還有一種稱為聲學(xué)振動(dòng)分析軟件的設(shè)備，可以處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但這里我們將振動(dòng)分析軟件作為模擬軟件來討論。
振動(dòng)分析軟件原理
首先，振動(dòng)分析的支柱是運(yùn)動(dòng)方程。它被稱為牛頓第二定律，指出“作用在物體上的合力與該物體的質(zhì)量成正比，并為該物體提供加速度"，數(shù)學(xué)上表示為 F=ma。這里F是外力，m是物體的質(zhì)量，a是加速度。
振動(dòng)分析軟件使用與實(shí)際物體相對(duì)應(yīng)的彈簧/質(zhì)量系統(tǒng)的方程 F=ma+kx+c，并使用隨時(shí)間變化的加速度和位移。這個(gè)時(shí)候就用到了微分和積分。
振動(dòng)分析軟件分析以下步驟，以了解實(shí)際物體的行為。首先，我們進(jìn)行建模，使用數(shù)學(xué)公式來表達(dá)對(duì)象。在建模中，我們不僅輸入形狀，還輸入材料信息，特別是密度和楊氏模量。接下來，使用有限元法、有限差分法和有限體積法等數(shù)值方法將運(yùn)動(dòng)方程應(yīng)用于建模對(duì)象。作為應(yīng)用數(shù)值求解方法的條件，還需要初始條件、邊界條件等。
振動(dòng)分析軟件可以執(zhí)行上述計(jì)算并輸出結(jié)果。
有關(guān)振動(dòng)分析軟件的其他信息
振動(dòng)分析軟件通常可以進(jìn)行以下三種分析。
1.模態(tài)分析（特征值分析）
模態(tài)分析研究待分析對(duì)象如何因特定頻率的振動(dòng)而振動(dòng)。這樣做是為了了解共振，在這種現(xiàn)象中，即使很小的振動(dòng)也會(huì)在物體中引起很大的振動(dòng)，從而導(dǎo)致其破壞。分析得到的結(jié)果是固有頻率和振動(dòng)模式。
2. 頻率響應(yīng)分析
這是一項(xiàng)研究各種振動(dòng)頻率區(qū)域?qū)o定振動(dòng)的響應(yīng)的分析。在該分析中，進(jìn)行稱為FFT（快速傅里葉變換）的計(jì)算，結(jié)果可以根據(jù)各個(gè)條件確定位移、速度、加速度、應(yīng)力等。
3. 瞬態(tài)響應(yīng)分析
瞬態(tài)響應(yīng)分析，也稱為時(shí)間歷史響應(yīng)分析，檢查振動(dòng)隨時(shí)間的變化。瞬態(tài)響應(yīng)分析的應(yīng)用示例是地震引起的建筑物振動(dòng)狀態(tài)的變化。分析結(jié)果提供位移、速度、加速度和應(yīng)力。
