甚麼是【振動模態】？任一個結構都有其結構的振動模態(vibration modes)，概述如下：
1.
一個結構系統，理論上有無窮多個振動模態；而影響結構高貢獻度的振動，通常是來自較低頻率的振動模態。
2.
【振動模態】包括3個重要的【模態參數】(modal parameters)：
(1)
自然頻率(natural frequency)
(2)
模態振型(mode shape)
(3)
模態阻尼比(modal damping ratio)
3.
結構的振動模態可以由分析或實驗方法求得。
(1)
分析或數值解析可以由【理論模態分析】(theoretical modal
analysis, TMA)，求得結構的理論模態參數。其中，模態阻尼比通常需要由實驗取得。
(2)
實驗方法稱為【實驗模態分析】(experimental modal analysis,
EMA)，或稱為【模態試驗】(modal testing)，也是在求得結構的實際模態參數。
4.
模態參數是成對出現的，例如：結構的第一個振動模態有：第一個自然頻率(f1)、第一個模態振型(ϕ1)、及第一個模態阻尼比(ξ1)，這三個模態參數是成對的(in a pair)
5.
因為，結構的振動模態有無窮多個，在標示結構振動模態，以自然頻率的大小，由小排到大，f1 < f2 < f3
< …；而每個自然頻率，有其對應的模態振型及模態阻尼比，所以，例如第r個振動模態有：第r個自然頻率(fr)、第r個模態振型(ϕr)、及第r個模態阻尼比(ξr)，r=1,2,3,…
如何解讀振動模態的物理意義呢？請參閱圖示：Interpretation of
Structural Vibration Modes
結構的振動模態，可以概分兩種：
1.
剛體模態(rigid body mode)
2.
彈性體模態(flexible body mode)
【結構的剛體模態】又可以分為：
1.
三個平移模態(translational mode)：分別是x、y、z 三個方向的平移剛體模態。
2.
三個旋轉模態(rotational mode)：分別是x、y、z 三個方向的旋轉剛體模態。
【結構的剛體模態】，顧名思義【剛體】，也就是結構體本身沒有變形的效應。此剛體模態在自由邊界的結構，其6個剛體模態的自然頻率，通常為0Hz。當結構體有如彈簧之邊界，也就是在彈性支撐的邊界下，也會有剛體模態；但是，其剛體模態自然頻率，就不會是0Hz，取決於支撐邊界彈簧的彈簧常數。
【結構的彈性體模態】，其實也都有x、y、z 三個方向的側向振動(lateral vibration)，以及x、y、z 三個方向的旋轉振動(torsional vibration)的振動特性。顧名思義【彈性體】，也就是結構體本身會有變形的效應。
【結構的彈性體模態】，也可以依照結構特徵，區分為：
1.
整體結構模態(global mode)
2.
局部結構模態(local mode)
例如圖示的銅鑼，就可以看出有global modes及local modes的振動模態，其中的local mode局部結構模態是來自中心圓平板區域的local mode效應；而global mode是銅鑼整體結構的振動模態。
希望本文對結構振動模態的說明，對您有幫助！
以上個人看法，請多指教！
王栢村
2017.05.15
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