結構基頻

所謂結構基頻就是結構本身最小的那個固有頻率。一個連續體結構原則上有無窮多固有頻率，但我們計算固有頻率時，通常將結構離散成有限階數的進行求解，而求出的最低的那個固有頻率就是結構基頻。眾所周知，結構基頻是一個非常重要的數據。結構基頻關係到是不是易於遭受某種頻率外載荷的共振破壞；在有限元分析中，結構基頻也關係到你的某種設定的計算是否能夠收斂。

基本介紹

• 中文名：結構基頻
• 外文名：Structure fundamental frequency
• 簡述：結構本身固有頻率
• 用途：防止共振破壞
• 求解：計算固有頻率時
• 公式：wn=(n*pi)^2*SQRT(EI/mL^4)

舉例

查閱振動力學相關書籍可知，兩端簡支梁梁結構固有頻率的計算公式：

wn=(n*pi)^2*SQRT(EI/mL^4)

其中：pi就是圓周率，SQRT是開方，EI是梁的彎曲剛度，m是線密度，L是梁的長度。

則其基頻為w1=pi^2*SQRT(EI/mL^4)

剛性路面結構基頻

剛性路面多以水泥混凝土為面層材料，其結構剛度大、抗彎能力強，但是結構內部病害不易被發現，這樣就為剛性路面的安全運行埋下了隱患。根據動測技術及振動理論，對觀測的地面微動信號進行頻譜分析，可以得到相應結構的基頻，它反應了結構對外荷載的回響能力。隨著檢測技術的發展，研究路面結構的基頻有助於各類　路面的振動診斷以及結構動態特性的最佳化設計。ANSYS有限元分析軟體能夠較好地模擬路面結構，其模態分析功能可快速準確地計算出路面結構的基頻。

基於模態分析理論試算不同結構參數下的剛性路面基頻，系統分析後得出以下結論：不同結構層組合方式下，面層厚度、面層模量、基層厚度及基層模量對基頻的影響較小；土基厚度和土基模量是基頻的主要影響因素，基頻隨土基厚度的提升而減小，其關係滿足二次函式，且土基厚度對基頻的削弱作用較為明顯，而基頻隨土基模量的增加而線性增大；常見剛性路面結構對應的基頻變化範圍為6.94~18.21Hz。由於結構的基頻和其整體剛度存在正相關性，因此上述結論可以作為對天津港範圍內剛性路面動態檢測的理論基礎；同時，通過基頻判斷結構整體剛度的方法，也可以推廣到其他港口配套結構物的檢測。