什么是振动分析软件？振动分析软件的应用及原理

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来源：深圳市京都玉崎电子有限公司 2024年05月15日 11:53

什么是振动分析软件？

振动分析软件是用于在计算机上预测振动作用于被分析物体时发生的现象的软件。

当一定的外力作用于物体时，根据外力的大小和方向，物体会发生变形。通常，物体会受到一个力，该力会根据变形量试图恢复到其原始形状，当超过物体材料强度的力作用在其上时，它就会发生塑性变形或断裂。

另一方面，振动不是恒定的外力，而是作用在物体上的随时间变化的力。特别是波浪，在一定时间内反复作用，会引起较大的变形甚至破坏，就像有很大的外力作用在物体上一样。振动分析软件是模拟复杂振动现象的软件。

振动分析软件用于各种振动结构，不仅用于汽车和电气设备等制造业，而且还用于建筑行业，以模拟地震引起的振动影响。

每个结构都有自己的固有频率，因此如果施加的振动与固有频率匹配，则可能会发生共振。这种共振会增加振动并导致结构损坏或破坏，因此有必要在设计阶段通过模拟来确认共振。振动分析软件用于确认这种现象。

振动分析功能作为线性动态分析被纳入结构分析软件中。还有一种称为声学振动分析软件的设备，可以处理实验数据，但这里我们将振动分析软件作为模拟软件来讨论。

首先，振动分析的支柱是运动方程。它被称为牛顿第二定律，指出“作用在物体上的合力与该物体的质量成正比，并为该物体提供加速度”，数学上表示为 F=ma。这里F是外力，m是物体的质量，a是加速度。

振动分析软件使用与实际物体相对应的弹簧/质量系统的方程 F=ma+kx+c，并使用随时间变化的加速度和位移。这个时候就用到了微分和积分。

振动分析软件分析以下步骤，以了解实际物体的行为。首先，我们进行建模，使用数学公式来表达对象。在建模中，我们不仅输入形状，还输入材料信息，特别是密度和杨氏模量。接下来，使用有限元法、有限差分法和有限体积法等数值方法将运动方程应用于建模对象。作为应用数值求解方法的条件，还需要初始条件、边界条件等。

振动分析软件可以执行上述计算并输出结果。

振动分析软件通常可以进行以下三种分析。

模态分析研究待分析对象如何因特定频率的振动而振动。这样做是为了了解共振，在这种现象中，即使很小的振动也会在物体中引起很大的振动，从而导致其破坏。分析得到的结果是固有频率和振动模式。

这是一项研究各种振动频率区域对给定振动的响应的分析。在该分析中，进行称为FFT（快速傅里叶变换）的计算，结果可以根据各个条件确定位移、速度、加速度、应力等。

瞬态响应分析，也称为时间历史响应分析，检查振动随时间的变化。瞬态响应分析的应用示例是地震引起的建筑物振动状态的变化。分析结果提供位移、速度、加速度和应力。

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