振動是日常生活中常見的現象，一個結構體受到外力的作用，這個結構就會產生振動的現象。要了解結構的振動現象，需要先認識很重要的一個名詞是 「結構振動模態」 (structural vibration mode) 。
甚麼是「結構振動模態」？結構是可以理解的，那麼甚麼是「振動模態」 (vibration
mode) ？又，單獨看「振動」，振動也是可以理解的，但是，甚麼是「模態」 (mode) 呢？為什麼要稱為「振動模態」？「振動模態」有甚麼用途呢？知道結構的「振動模態」有那麼重要嗎？
結構會產生振動，一定是受到了外部的干擾，可能是外力的作用，而使得結構產生振動的反應或響應。所以，可以從 ISO 系 統流程【 甚麼是 ISO 及 SPR ？ 】來看：
1.
Input 輸入 ：就是造成結構系統振動的輸入干擾源，可能是有外力 (loadings) 作用在結構。
2.
System 系統 ：當然就是結構體本身。界定一個結構系統，必須了解結構的幾何形狀尺寸 (Geometry) ，以甚麼材料 (Material) 製作的，有怎麼樣的邊界狀態 (boundary) ，如果是多個零件所組成，又需要知道倆倆物體間的接觸介面 (Interface) 是甚麼。所以，簡單的說，一個系統特性，要充分了解其 GMBI ，就是幾何 、材料 、邊界 、及接觸介面 的特性。
3.
Output 輸出 ：可以理解就是結構系統受到外部的干擾所引發的結構振動，使得結構變形的位移 (displacement) ，而有結構應力 (stress) 產生。
因為，結構的輸出響應，是會因為系統 GMBI 特性的不同，盡管有相同的輸入干擾源，系統仍然會有不同的輸出響應。例如：不同的幾何 (geometry) 、材料 (material) 、邊界 (boundary) 、接觸介面 (interface) 的結構系統特性差異，此結構系統就會有不同的特性，而有不同的振動響應。
如上述 GMBI 的結構系統特性，因為都是可以度量的物理量，所以，代表系統特性的參數就稱之為 「 物理參數 」 (physical
parameter) ，例如：幾何尺寸的長寬高是長度的 「 物理量 」 ；材料參數有密度、楊氏係數及普松比的 「 物理量 」 ；邊界條件是結構邊界有自由度 (degree of freedom) 受到拘束 (constraint) 的狀態；倆倆結構的接觸介面有接觸勁度 (stiffness) 、接觸阻尼 (damping) 等效應，這些都稱為結構系統的物理域 (physical
domain) 之物理參數 。
除了以 「 物理域之物理參數 」 來觀察結構系統特性外，另一個觀察角度，就是模態域 (modal
domain) ，結構在 「 物理域 」 ，有 「 物理參數 」 ；同樣的，結構在 「 模態域 」 ，也有結構的 「 模態參數 」 (modal
parameter) ，這個 「 模態參數 」 就是 「 振動模態 」 。 「」
當要解析結構系統 (system) 受到輸入 (input) 干擾源的振動輸出 (output) 響應，除了了解結構系統的物理域 (physical domain) 之物理參數 ，也要充分了解結構系統的模態域 (modal
domain) 之模態參數 。
那麼甚麼是 「 振動模態 」 ？甚麼是 「模態參數」呢？ 其特性概述如下：
1.
首先需要 先認知： 任何一個結構都有其結構的振動模態 (vibration modes) 。
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.
「 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 ( φ 1) 、及第一個模態阻尼比 ( ξ1) ，這三個模態參數是成對的 (in a pair)
4.
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 ( φ r) 、及第 r 個模態阻尼比 ( ξr) ， r=1,2,3,… 。
5.
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 」 。
到這裡，讀者大概對結構系統的「振動模態」有了初步的認識，也就是那 3 個「模態參數」，希望對讀者有幫助。那麼不同的結構，其「模態參數」會有甚麼不同呢？先前單元【 典型矩形平板模態振型之解讀 】，我們再另闢單元討論各種結構的「振動模態」特性。
讀者也會想：如果 充分了解結構系統的模態域 (modal domain) 之模態參數 ，是很重要的事，那麼我們可以量測得到結構「振動模態」的「模態參數」嗎？是，可以的，我們可以由理論分析、數值解析求得結構的「理論模態參數」，我們再另闢單元討論。
以上個人看法，請多指教！
王栢村
2018.04.12
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