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任意一個結(jié)構(gòu)都有其結(jié)構(gòu)的振動模態(tài) (vibration modes)，概述如下：

一個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，理論上有無窮多個振動模態(tài)，而影響結(jié)構(gòu)高貢獻(xiàn)度的振動，通常是來自較低頻率的振動模態(tài)。振動模態(tài)包括3個重要的模態(tài)參數(shù) (modal parameters)：

自然頻率 (natural frequency)

模態(tài)振型 (mode shape)

模態(tài)阻尼比 (modal damping ratio)

結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)可以由分析或?qū)嶒灧椒ㄇ蟮茫?/span>

分析或數(shù)值解析可以由理論模態(tài)分析 (theoretical modal analysis, TMA) 求得結(jié)構(gòu)的理論模態(tài)參數(shù)，其中模態(tài)阻尼比通常需要由實驗取得。

實驗方法稱為實驗?zāi)B(tài)分析 (experimental modal analysis, EMA) 或模態(tài)試驗 (modal testing)，也是在求得結(jié)構(gòu)的實際模態(tài)參數(shù)。

模態(tài)參數(shù)是成對出現(xiàn)的，例如結(jié)構(gòu)的第一個振動模態(tài)有：第一個自然頻率 (f1)、第一個模態(tài)振型 (?1) 及第一個模態(tài)阻尼比 (ξ1)，這三個模態(tài)參數(shù)是成對的 (in a pair)。因為，結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)有無窮多個，在標(biāo)示結(jié)構(gòu)振動模態(tài)，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(yīng)的模態(tài)振型及模態(tài)阻尼比。所以，例如第r 個振動模態(tài)有：第r 個自然頻率 (fr)、第r 個模態(tài)振型 (?r)、及第r 個模態(tài)阻尼比 (ξr)，r=1,2,3,…。

如何解讀振動模態(tài)的物理意義，請參閱下面的視頻。結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)，可以概分為剛體模態(tài) (rigid body mode) 和彈性體模態(tài) (flexible body mode)。

1. 結(jié)構(gòu)的剛體模態(tài)

結(jié)構(gòu)的剛體模態(tài)，顧名思義，剛體也就是結(jié)構(gòu)體本身沒有變形的效應(yīng)。此剛體模態(tài)在自由邊界的結(jié)構(gòu)，其6個剛體模態(tài)的自然頻率，通常為0Hz。當(dāng)結(jié)構(gòu)體如彈簧邊界，也就是在彈性支撐的邊界下，也會有剛體模態(tài)。但其剛體模態(tài)自然頻率就不會是0Hz，這取決于支撐邊界彈簧的彈簧常數(shù)。

結(jié)構(gòu)的剛體模態(tài)又可以分為：

三個平移模態(tài) (translational mode)：分別是x、y、z 三個方向的平移剛體模態(tài)。

三個旋轉(zhuǎn)模態(tài) (rotational mode)：分別是x、y、z 三個方向的旋轉(zhuǎn)剛體模態(tài)。

2. 結(jié)構(gòu)的彈性體模態(tài)

結(jié)構(gòu)的彈性體模態(tài)，其實也都有x、y、z 三個方向的側(cè)向振動 (lateral vibration)，以及x、y、z 三個方向的旋轉(zhuǎn)振動 (torsional vibration) 的振動特性。顧名思義，彈性體也就是結(jié)構(gòu)體本身會有變形的效應(yīng)。

結(jié)構(gòu)的彈性體模態(tài)，也可以依照結(jié)構(gòu)特征，區(qū)分為：整體結(jié)構(gòu)模態(tài) (global mode) 和局部結(jié)構(gòu)模態(tài) (local mode)。例如圖示的銅鑼，就可以看出有g(shù)lobal modes 及l(fā)ocal modes 的振動模態(tài)，其中l(wèi)ocal mode局部結(jié)構(gòu)模態(tài)是來自中心圓平板區(qū)域的local mode效應(yīng)；而global mode是銅鑼整體結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)。