有许多工程场景会导致结构或部件摇摆、摇晃、嘎嘎作响和滚动。它可能是由地震、旋转轴、发动机活塞、齿轮啮合等引起的。所有这些都表现为运动或振动。

　　模态分析通常与动态分析结合在一起，像任最好的婚姻一样，它们需要彼此。它是谐波响应、瞬态响应、随机振动和响应谱分析的主干。

　　模态分析和动力分析之间的关系是脆弱的，因为模态分析是一个相当敏感的灵魂。它受部件和连接件的质量和刚度的位置影响。通常，结构越硬，第一模式的频率越高，如图1所示。

 

　　图1–第一模式频率比较

　　钢结构的刚度对其固定方式很敏感。刚性连接通常在有限元分析(FEA)中建模为固定连接和柔性连接。事实上，大多数螺栓连接实际上介于固定和固定之间。连接刚度和有限元模型中的假设会对模态频率和动力分析结果产生很大影响。

　　如图2所示的简单列的第一种模式显示了摇摆运动。有很高的质量参与度，换句话说，大部分质量以低频率来回摇摆。

 

　　图2–模式形状比较

　　第三种模式在更高的频率下具有低得多的质量参与，或者换句话说，没有多少质量在移动，但是它移动得更快。较高的模式会产生更多的波动效应，即振动。

　　地震通常在40赫兹以下的低频范围内，涡轮增压器上的旋转轴在3000赫兹左右的频率非常高。

　　没有任何结构或部件会因为阻尼而永远自由摇摆或振动。材料或组件的能量损失总是会衰减运动，直到它恢复到原始状态。

　　模态分析对某些人来说可能不是很令人兴奋，但是如果某些模态碰巧与来自地震地面震动或齿轮啮合等来源的输入频率处于同一频率，那么它们可能会变得非常兴奋。这被称为共振，其后果会导致桥梁坍塌或在齿轮箱中产生不必要的振动。

　　建议避免共振，这可以通过在正确的位置加固结构或部件，使模态频率偏离输入频率来实现。如果第一模态频率大于输入频率，则结构或部件不会受到激励。