
【電】 natural period
固有周期(Natural Period)是物理學和工程學領域的關鍵術語,指系統在不受外力幹擾時完成一次完整振動所需的時間。從漢英詞典對應角度,其英文翻譯常為"natural period"或"inherent period",《牛津物理學術語詞典》将其定義為"the characteristic oscillation duration of a system in free vibration"(系統自由振動時的特征振蕩時長)。
在土木工程領域,中國《建築抗震設計規範》(GB 50011-2010) 指出固有周期是結構動力特性的核心參數,計算公式為: $$ T = 2πsqrt{frac{m}{k}} $$ 其中m代表質量,k表示剛度系數。該公式揭示了質量增加或剛度降低會導緻周期延長的重要規律。
機械工程中,清華大學振動與控制研究所的實驗數據顯示,旋轉機械的固有周期偏差超過15%時将引發共振風險。典型應用包括渦輪機葉片振動監測和橋梁抗震設計,其中懸索橋主跨的固有周期計算需考慮索塔剛度與纜索張力的協同作用。
地震工程領域的研究表明,建築物固有周期若與地震波主頻段重合,将放大結構損傷。日本建築學會《抗震設計指南》建議通過質量分布優化和耗能裝置調整固有周期,實現頻率錯位防護。
固有周期是指一個系統在自由振動(無外界能量輸入或阻尼影響)時,由其自身物理屬性決定的振動周期。以下是詳細解釋:
固有周期與系統的固有頻率直接相關(兩者互為倒數),描述系統完成一次完整振動所需的時間。它僅由系統本身的特性決定,如質量、剛度、形狀等,與外部激勵無關。
機械系統:如彈簧振子,周期由質量((m))和彈性系數((k))決定,公式為: $$ T = 2pi sqrt{frac{m}{k}} $$
電路系統:如LC振蕩電路,周期由電感((L))和電容((C))決定: $$ T = 2pi sqrt{LC} $$
結構工程:建築物或橋梁的固有周期與結構剛度、質量分布相關,需通過動力學分析計算。
固有周期是“自由振動”的理想化概念,實際系統中阻尼會縮短振動持續時間,但周期本身仍由系統固有屬性主導。
如需進一步了解具體系統的計算案例,可參考相關物理或工程學資料。
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