
【电】 natural period
固有周期(Natural Period)是物理学和工程学领域的关键术语,指系统在不受外力干扰时完成一次完整振动所需的时间。从汉英词典对应角度,其英文翻译常为"natural period"或"inherent period",《牛津物理学术语词典》将其定义为"the characteristic oscillation duration of a system in free vibration"(系统自由振动时的特征振荡时长)。
在土木工程领域,中国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010) 指出固有周期是结构动力特性的核心参数,计算公式为: $$ T = 2πsqrt{frac{m}{k}} $$ 其中m代表质量,k表示刚度系数。该公式揭示了质量增加或刚度降低会导致周期延长的重要规律。
机械工程中,清华大学振动与控制研究所的实验数据显示,旋转机械的固有周期偏差超过15%时将引发共振风险。典型应用包括涡轮机叶片振动监测和桥梁抗震设计,其中悬索桥主跨的固有周期计算需考虑索塔刚度与缆索张力的协同作用。
地震工程领域的研究表明,建筑物固有周期若与地震波主频段重合,将放大结构损伤。日本建筑学会《抗震设计指南》建议通过质量分布优化和耗能装置调整固有周期,实现频率错位防护。
固有周期是指一个系统在自由振动(无外界能量输入或阻尼影响)时,由其自身物理属性决定的振动周期。以下是详细解释:
固有周期与系统的固有频率直接相关(两者互为倒数),描述系统完成一次完整振动所需的时间。它仅由系统本身的特性决定,如质量、刚度、形状等,与外部激励无关。
机械系统:如弹簧振子,周期由质量((m))和弹性系数((k))决定,公式为: $$ T = 2pi sqrt{frac{m}{k}} $$
电路系统:如LC振荡电路,周期由电感((L))和电容((C))决定: $$ T = 2pi sqrt{LC} $$
结构工程:建筑物或桥梁的固有周期与结构刚度、质量分布相关,需通过动力学分析计算。
固有周期是“自由振动”的理想化概念,实际系统中阻尼会缩短振动持续时间,但周期本身仍由系统固有属性主导。
如需进一步了解具体系统的计算案例,可参考相关物理或工程学资料。
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