工学 振動モード｜構造の固有形状と固有周波数理解法
振動モード振動モードとは、連続体や多自由度系が自由振動するときに現れる空間的な変形パターンと、それに対応する固有振動数の組である。弦や梁、板から複雑な機械構造まで、境界条件が与えられた系には離散的なモードが存在し、各モードは結節（動かない点...
モード解析
工学 工学 過渡振動｜初期条件と減衰で決まる非定常応答
過渡振動過渡振動とは、機械・構造・電気回路などの動的系において、初期条件の付与や外力の急変（衝撃・ステップ入力・起動・停止など）により一時的に生じる時間依存の振る舞いである。定常的に一定振幅・一定周波数で続く定常振動と異なり、過渡振動は減衰...
工学 共振周波数｜固有振動数と共鳴の設計基礎を整理
共振周波数共振周波数とは、エネルギーを蓄える要素間のエネルギー授受が同期し、系の応答振幅や位相特性に顕著なピーク／谷が生じる周波数である。電気回路ではL（インダクタ）とC（コンデンサ）の交換作用、機械系では質点mとばね定数kの交換作用がその...
工学 振動解析｜機械や構造物の動特性を解明する技術
振動解析振動解析は機械や構造物、回転体、電子機器などに発生する時間的に変化する運動を解析して、その原因・特性・影響を定量的に評価する工学分野である。固有振動数、モード形状、減衰特性、外部励振に対する応答などを明らかにし、共振回避や振幅低減、...
工学 動ばね｜振動応答を支配する動ばね特性解説
動ばね動ばねとは、正弦外力に対する変位の比で定義される周波数依存の剛性であり、質量m・ばね定数k・減衰cからなる1自由度系では複素剛性K*(ω)=k−mω^2+i cωで表される。実部K'はエネルギー蓄積、虚部K"は散逸を担い、|K*|と位...
工学 動解析｜物体や構造の運動挙動を解明
動解析動解析は時間とともに変化する荷重・境界条件に対する構造物や機械の応答を評価する手法である。静解析が静的平衡の変位や応力に着目するのに対し、動解析は質量・減衰・剛性が関与する運動方程式を解き、振動、衝撃、地震、回転アンバランス、ランダム...
工学 モード解析｜固有モードで構造振動を見極める
モード解析モード解析は連続体や多自由度系の振動挙動を、固有振動数とモード形状へ直交分解して理解・設計・診断に用いる手法である。線形時不変系に対し、運動方程式は質量行列M、減衰行列C、剛性行列Kにより記述され、固有値問題から得る固有対(M, ...