模態振型(mode shape)如何解讀？物理意義？
結構的振動模態(vibration modes)，包括：自然頻率(natural frequency)、模態振型(mode shape)、及模態阻尼比(modal damping ratio)。本文針對結構模態振型之物理意義解讀方式作個介紹。
影片中，是受到基座激振的簧片振動模態之模態振型的展示與物理意義的解讀。分別由樑(beam)結構的角度以及平板(plate)結構的角度，來觀察與解釋結構模態振型之物理意義。
由樑(beam)結構的角度，觀察簧片的振動模態物理意義，由影片中可觀察到有三種模態型式：
1.
Z方向彎曲模態 bending mode in
Z-direction
2.
X方向扭轉模態 torsion mode in
X-direction
3.
Y方向彎曲模態 bending mode in
Y-direction
由平板(plate)結構的角度，觀察簧片的振動模態物理意義，因為，平板主要的振動模態是Z方向的側向振動(lateral vibration)，可以由平板的(x,y)兩個方向節線(nodal line)的特徵，據以解讀簧片的振動模態特性，例如：(x,y)=(1,1)、(2,1)、(3,1)等不同的振動形式。
節線(nodal line)：在結構振動的模態振型，節線位置的位移(displacement)為零，也就是在節線位置不會振動。不同的振動模態，其出現節線的位置、數量會有所不同。自然頻率越高，其對應的模態振型之節線數量就越多。
事實上，在高自然頻率的結構振動模態，在現實世界，實務上，很難以肉眼觀察到結構振動的現象，因此，以理論模態分析(theoretical modal
analysis, TMA)求得結構的自然頻率與模態振型，為實務上採用的方法。
影片中，簧片的振動模態分析，係採用ANSYS軟體建構有限元素模型(finite element model)，並據以進行TMA，求得該簧片4000Hz以下所有振動模態，共有7個振動模態，包括：簧片的自然頻率以及對應的模態振型。
每一種結構的振動模態，都有其振動現象的物理意義，影片中展示的分析，僅取簧片之A1端的部分簧片，在圓柱體夾持邊界，以固定邊界方式模擬。
希望本文對解讀結構模態振型(mode shape)物理意義的說明，對您有幫助！
以上個人看法，請多指教！
王栢村
2017.06.06
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