有限要素法のフリーのソフトウエア を試す

CAEで使われるフリーの有限要素法(FEM)ソフトウエアであるCalculixやOpenfoamを使ってみようとチャレンジしてたその足跡を残す。。。ついでに他のフリーソフトや商用ソフトの無償版にも手を出してみる。

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自由振動と固有振動 (静解析屋さんのための動解析FEM講座63)

前回まで、荷重を取り除いた後の周期をみてきました。

3パターン行いましたが、すべて同じ周期でした。

他の時間-荷重の関係で負荷しても、相当ゆっくり荷重かけた場合(静的に書けた場合)を除いて、

すべて同じ周期になるはずです。

つまり、

自由振動(荷重がかかっていない状態での振動)では、周期は時間と荷重の関係によらない

ということになります。

この周期を

固有周期

振動の状態を

固有振動

といいます。

まやそのときの周波数(=1/(固有周期))を

固有周波数

といいます。


シュミレーションでは現れましたが、実際はどうかというと、

やはり自由振動のときは、

どんなものも固有振動で振動します。


固有振動を利用したもので一番有名なのは楽器です。

音階(ドレミファソラシド)は基本的に音の周波数によって決まります。

”ラ”の音(A4)は440Hzということらしいです。

つまり、周期が1/440=0.00227秒の正弦波を出せば、”ラ”の音が出せることになります。
(ちなみに正弦波と凄く機械的な音です)

”ラ”の音を単音でギターで弾くとき、押さえるところを変えなければ、

強く弾いても音が大きくなるだけで、”ラ”の音には変わりません。

これはどんな弾き方をしても弦が440Hzの固有振動をするからです。
(実際楽器の場合は単純な正弦波のみが出るわけではなくもう少し複雑です。また、はりの固有振動現象はギターよりも音叉(おんさ)の方が近いです)


この固有振動は非常に重要です。単に自由振動するときに出てくると言うわけではありません。

固有振動については、固有値解析のところでまた詳しくやりたいと思います。

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