شکل مودی، الگوی تغییرشکل مشخصه یک سازه هنگام نوسان در یکی از فرکانسهای طبیعی آن است. هر شکل مودی جابهجایی نسبی تمام نقاط سازه را توصیف میکند و بنیادی برای تحلیل مودی و تحلیل طیف پاسخ است.
شکل مودی (φ)، الگوی فضایی تغییرشکلی است که یک سازه هنگام نوسان آزاد در یکی از فرکانسهای طبیعی خود بهخود میگیرد. برای یک سازه چنددرجهآزادی، به تعداد درجات آزادی شکل مودی وجود دارد و هرکدام به فرکانس طبیعی مشخصی وابسته است. مود اول (مود بنیادی) معمولاً بلندترین دوره تناوب و سادهترین شکل را دارد — برای یک ساختمان، معمولاً منحنی همواری است که با ارتفاع افزایش مییابد. مودهای بالاتر دورههای کوتاهتر و شکلهای پیچیدهتری دارند، با گرهها (نقاط با جابهجایی صفر) که سازه را به نواحی با حرکت مخالف تقسیم میکنند. شکلهای مودی و فرکانسهای طبیعی با هم خواص مودی سازه را تشکیل میدهند که با حل مسئله مقادیر ویژه Kφ = ω²Mφ تعیین میشوند، که K ماتریس سختی و M ماتریس جرم است.
شکلهای مودی بنیان تحلیل مودی، ابزار اصلی برای درک نحوه پاسخ سازهها به بارهای دینامیکی هستند. هر شکل تغییرشکلیافته یک سازه خطی را میتوان بهصورت مجموع وزنداری از شکلهای مودی آن بیان کرد، که وزنها با توزیع بار اعمالی و ضرایب مشارکت مودی تعیین میشوند. در مهندسی زلزله، این تجزیه امکان میدهد پاسخ یک سازه پیچیده چنددرجهآزادی بهصورت مجموع پاسخهای سیستمهای سادهتر یکدرجهآزادی — یکی برای هر مود — با استفاده از طیف پاسخ محاسبه شود. این مبنای تحلیل مودی طیف پاسخ، پرکاربردترین روش تحلیل دینامیکی در عمل طراحی لرزهای است. معمولاً فقط چند مود نخست بهطور قابلتوجهی در پاسخ سهیم هستند، بهویژه برای سازههای منظم، هرچند سازههای نامنظم یا بلند ممکن است به مودهای زیادی برای ثبت دقیق پاسخ کامل نیاز داشته باشند.
شکلهای مودی بهصورت تحلیلی، عددی یا تجربی تعیین میشوند. راهحلهای تحلیلی برای سازههای ساده (تیرهای یکنواخت، ساختمانهای برشی) وجود دارند، در حالی که برای سازههای پیچیده از تحلیل عددی مقادیر ویژه مدلهای اجزای محدود استفاده میشود. بهصورت تجربی، شکلهای مودی از اندازهگیریهای پاسخ سازه تحت تحریک محیطی، اجباری یا لرزهای شناسایی میشوند — با استفاده از تکنیکهایی نظیر تجزیه دامنه فرکانس (FDD)، شناسایی زیرفضای تصادفی (SSI) یا الگوریتم تحقق سیستم ویژه (ERA). شکلهای مودی شناساییشده، اعتبارسنجی مستقیمی از مدل تحلیلی فراهم میآورند و مبنای پایش سلامت سازه هستند، زیرا خسارت معمولاً شکلهای مودی را به روشهای مشخصهای تغییر میدهد. بهطور خاص، روشهای مکانیابی خسارت اغلب بر تغییرات انحنای شکلهای مودی یا توزیع انرژی کرنشی مودی تکیه میکنند که به خسارت موضعی حساستر از تغییرات صرف در فرکانسهای طبیعی هستند.