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《振動噪音科普專欄》全自由邊界結構有「剛體模態」,固定邊界結構就沒有「剛體模態」嗎?

結構是四週自由邊界,或說是全自由邊界狀態(free boundary condition)時,結構振動模態會呈現兩種形式:(1)剛體模態,(2)彈性體模態。那麼有固定邊界(fixed boundary)的結構,是不是就沒有剛體模態呢? 如果是一個單一結構體,如先前討論過的主題:【典型矩形平板模態振型之解讀】,【如何解讀典型圓形平板的模態振型?】,如果,結構有固定邊界的話,確實,是不會有剛體模態的振動特性。 但是,有些工程結構,例如機器安置在橡膠隔振墊上,由於機器與橡膠隔振墊的剛性差異很大,仍然會有機器本體的(1)剛體模態,以及(2)彈性體模態之振動特性。 如圖示,一塊鋼板置於橡膠墊上方,其間介面以膠合方式黏著,假設是理想的膠合狀態(ideal bonded),橡膠墊下方與地面固定,並假設橡膠墊底部為固定邊界。 對此鋼板與橡膠墊組合結構,進行理論模態分析,如圖示,求得其前10個結構振動模態,綜合觀察與討論如下: 1.          第1個模態:其自然頻率為14.01Hz,模態振型的物理意義是鋼板沿x方向的平移剛體模態。 2.          第2個模態:其自然頻率也為14.01Hz,模態振型的物理意義是鋼板沿y方向的平移剛體模態。第1及第2個模態自然頻率相等的原因,是因為此結構為方正的對稱結構,所以,x方向與y方向的平移剛體模態之自然頻率相等。 3.          第3個模態:其自然頻率為14.22...