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什么是振動分析軟件？
振動分析軟件是用于在計算機上預(yù)測振動作用于被分析物體時發(fā)生的現(xiàn)象的軟件。
當(dāng)一定的外力作用于物體時，根據(jù)外力的大小和方向，物體會發(fā)生變形。通常，物體會受到一個力，該力會根據(jù)變形量試圖恢復(fù)到其原始形狀，當(dāng)超過物體材料強度的力作用在其上時，它就會發(fā)生塑性變形或斷裂。
另一方面，振動不是恒定的外力，而是作用在物體上的隨時間變化的力。特別是波浪，在一定時間內(nèi)反復(fù)作用，會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。振動分析軟件是模擬復(fù)雜振動現(xiàn)象的軟件。
振動分析軟件的使用
振動分析軟件用于各種振動結(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影響。
每個結(jié)構(gòu)都有自己的固有頻率，因此如果施加的振動與固有頻率匹配，則可能會發(fā)生共振。這種共振會增加振動并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞或破壞，因此有必要在設(shè)計階段通過模擬來確認共振。振動分析軟件用于確認這種現(xiàn)象。
振動分析功能作為線性動態(tài)分析被納入結(jié)構(gòu)分析軟件中。還有一種稱為聲學(xué)振動分析軟件的設(shè)備，可以處理實驗數(shù)據(jù)，但這里我們將振動分析軟件作為模擬軟件來討論。
振動分析軟件原理
首先，振動分析的支柱是運動方程。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。
振動分析軟件使用與實際物體相對應(yīng)的彈簧/質(zhì)量系統(tǒng)的方程 F=ma+kx+c，并使用隨時間變化的加速度和位移。這個時候就用到了微分和積分。
振動分析軟件分析以下步驟，以了解實際物體的行為。首先，我們進行建模，使用數(shù)學(xué)公式來表達對象。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)值方法將運動方程應(yīng)用于建模對象。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。
振動分析軟件可以執(zhí)行上述計算并輸出結(jié)果。
有關(guān)振動分析軟件的其他信息
振動分析軟件通常可以進行以下三種分析。
1.模態(tài)分析（特征值分析）
模態(tài)分析研究待分析對象如何因特定頻率的振動而振動。這樣做是為了了解共振，在這種現(xiàn)象中，即使很小的振動也會在物體中引起很大的振動，從而導(dǎo)致其破壞。分析得到的結(jié)果是固有頻率和振動模式。
2. 頻率響應(yīng)分析
這是一項研究各種振動頻率區(qū)域?qū)o定振動的響應(yīng)的分析。在該分析中，進行稱為FFT（快速傅里葉變換）的計算，結(jié)果可以根據(jù)各個條件確定位移、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，也稱為時間歷史響應(yīng)分析，檢查振動隨時間的變化。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狀態(tài)的變化。分析結(jié)果提供位移、速度、加速度和應(yīng)力。
