
【化】 intermode resonance
inner; inside; within
【醫】 end-; endo-; ento-; in-; intra-
model; module; mould; pattern
【計】 M; MOD; modulo
【化】 mould
【醫】 ***; mol; mole
resonance; sympathetic vibration; syntony
【化】 resonance; resonant vibration
内模共振(Internal Mode Resonance)是工程振動學和物理學中的重要概念,指系統内部多個振動模式因頻率匹配産生的能量耦合現象。該術語在漢英對照學術文獻中常譯為"internal mode resonance"或"intramodal resonance",其核心機制可追溯至Hamilton動力學系統中的非線性相互作用。
根據《機械系統振動分析》(劍橋大學出版社2018版)定義,内模共振特指當系統存在兩個及以上固有頻率滿足整數比關系時,非線性因素導緻模态間能量轉移的物理過程。典型應用包括:
清華大學工程力學系2023年實驗研究顯示,碳纖維複合材料梁在1:2頻率比條件下,通過内模共振可使振動能量衰減效率提升40%以上(來源:《複合材料振動特性研究》)。美國機械工程師協會(ASME)的振動與聲學期刊建議,建立系統動力學方程時應特别注意Stokes展開系數的收斂性條件。
該現象數學表達為:
$$ ddot{x} + omega_0x = epsilon(alpha x + beta xdot{x})
$$
當滿足$omega_1 approx 2omega_2$時,系統将出現參數共振分支。
“内模共振”是物理學中描述複雜系統内部不同振動模式之間相互作用的術語,其核心含義可結合搜索結果解析如下:
内部振動模式的匹配
當系統内部的兩個或多個振動模态(即“内模”)的固有頻率接近或匹配時,會引發能量交換與振幅增強的現象。例如,在機械系統中,若某部件的振動頻率與另一部件的固有頻率一緻,能量會通過共振傳遞,導緻振動幅度顯著增大。
能量傳遞機制
内模共振涉及振動能量的動态轉移。外部激勵(如周期性外力)若接近某一内模的固有頻率,該模态會吸收更多能量并放大振動,同時可能激發其他關聯模态的響應。
工程結構分析
在橋梁、建築等工程設計中,需避免内模共振引發的結構失穩。例如,1902年俄國軍隊齊步過橋導緻橋體坍塌的經典案例,正是外部激勵與橋梁固有頻率共振的結果。
機械系統優化
通過調節部件材料或結構,改變其固有頻率,可避免内部共振,提升系統穩定性。
内模共振是複雜系統動态分析的重要概念,需通過頻率匹配性設計或主動控制來規避風險。如需更專業的工程案例或公式推導,可參考振動理論相關文獻。
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