英语翻译：

【化】 natural vibration

相关词条：

1.naturalvibration  2.naturalmotion  3.naturaloscillation  

分词翻译：

固有的英语翻译：

be indigenous to; inhere
【电】 natural

振动的英语翻译：

oscillate; vibrate; bob; librate; quiver
【化】 oscillations; vibration
【医】 oscillate; oscillation; oscillo-; vibrate; vibration

专业解析

固有振动（Natural Vibration）指力学系统在不受外部周期性激励作用时，仅由初始扰动（如位移或速度）引发的振动。其核心特征包括：

1. 振动频率的固有性

   系统按固有频率（Natural Frequency）振动，该频率仅取决于系统自身的物理参数：

   • 质量（$m$）
   • 刚度（$k$）
   • 阻尼（$zeta$）

     对于无阻尼单自由度系统，固有频率公式为：

     $$ omega_n = sqrt{frac{k}{m}} $$

     阻尼会降低实际振动频率（$omega_d = omega_n sqrt{1-zeta}$）。

2. 振动模式的确定性

   多自由度系统存在与自由度数量相等的固有振动模态（Natural Modes），每个模态对应特定的固有频率和振型（空间位移形态）。

3. 能量衰减特性

   实际系统中阻尼会导致振幅逐渐衰减（见图1），最终停止振动。无阻尼理想系统则持续等幅振动。

   图1：阻尼对固有振动振幅的影响（指数衰减）

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工程意义

固有振动分析是结构动力学的基础，直接关联：

• 共振规避：外部激励频率接近固有频率时引发共振，可能导致结构破坏（如桥梁风致振动、机械疲劳）。
• 模态分析：通过测试固有频率和振型评估结构健康状态（如飞机机翼裂纹检测）。
• 减振设计：调整质量/刚度分布或增加阻尼以改变固有频率（如高层建筑TMD调谐质量阻尼器）。

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权威定义参考

1. ISO 2041:2018《机械振动与冲击 术语》将"natural vibration"定义为："系统受初始激励后自由发生的振动" 。
2. Thomson, W. T.《Theory of Vibration with Applications》强调固有频率是系统"抵抗振动的能力"的量化指标 。
3. 中国《机械工程术语》国家标准（GB/T 20307）定义固有振动为："由系统固有属性决定的振动形式" 。

同义词

自由振动（Free Vibration）、本征振动（Eigenvibration）。

网络扩展解释

固有振动是物理学中描述系统在不受外界持续干扰时，基于自身特性产生的周期性运动现象。以下是详细解释：

定义与核心特点

固有振动指系统仅依靠自身性质（如质量、弹性、形状等）决定的振动形式，无需外部能量输入。例如：

• 弹簧振子：通过弹性力恢复平衡位置
• 单摆：依靠重力作用往复摆动
• LC电路：电容器与电感线圈通过电磁场交换能量振荡

关键性质

1. 固有频率唯一性：由系统参数唯一确定，如弹簧振子频率公式： $$ f = frac{1}{2pi}sqrt{frac{k}{m}} $$ 其中$k$为劲度系数，$m$为质量
2. 阻尼无关性：理论模型假设无能量损耗，实际系统中阻尼较小时近似成立
3. 模式独立性：复杂系统可能含多个固有频率（如琴弦的基频与泛音）

应用领域

• 声学：乐器音色取决于材料固有振动特性
• 电子工程：滤波器设计利用电路固有频率筛选信号
• 机械工程：桥梁/建筑需避免与外界振动频率共振

该现象在不同学科中也被称为自由振动、自然振动或本征振动（），是理解波动、共振等现象的基础物理概念。

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