考虑时滞效应时耦合化学反应系统的动力学行为

在耦合自催化反应系统中,采用数值分析方法研究了考虑时滞效应和流速扰动时子系统的动力学行为.与原系统相比,该系统呈现出更加丰富的动力学现象.反应过程中出现了结构复杂的混沌吸引子和由在周期解邻域内振荡而产生的概周期运动,并且存在混沌由倍周期分岔演变为新的混沌吸引子的过程.这些结果对于解释耦合化学反应系统中的复杂现象、揭示其反应机理具有一定的指导意义.     

耦合神经元模型中的混沌巡游现象及其特性分析

混沌巡游足高维非线性动力学系统中的一种新奇、复杂的动力学行为.混沌巡游是系统沿着高维混沌轨迹,不断按顺序访问不同的低维准稳定的吸引子,并在其之间反复巡游的现象.本文通过对Morris-Lecar耦合神经元模犁的研究发现:耦合非线性系统中的混沌巡游现象既可以是一种准稳态响应(具有很长的暂态混沌巡游,最后为其它稳态响应);也可以是一种稳定的、具有混沌特性的运动形式.在混沌巡游状态下,两个神经元的动力行为表现出对称性.另外,基于胞参考点映射法得到了混沌巡游附件系统稳定运动的类型和数目随着参数变化的全局特性.研究还发现混沌巡游运动的一些新的特点,即各个Lyapunov指数在混沌巡游时具有随时间的波动性,以及混沌巡游对参数及初值的极端敏感.     

脉冲反馈法抑制混沌的机理

在混沌系统的参数空间内，具有稳定行煤的参数区域常被称为窗口，脉冲反馈方法抑制混沌的机理之一，是使混沌中的不稳定模式转化为混沌窗口状态中某个稳定的模式。在此基础上，允许保留原系统的合量的运动特性，使稳化的周期轨道能得以保持，或产生倍化的周期解。文中运用大量前人的成功控制裕列对所提出的控制机理进行了分析和验证。     

轴承-转子系统Hopf分叉及其后动力学行为研究

采用长轴承解析模型研究滑动轴承支承的平衡单盘柔性转子-轴承系统的自激振动,把结合打靶法的延续算法应用于柔性平衡转子-轴承系统Hopf分叉后周期解的追踪和求解上,基于Floquet理论对周期解的稳定性加以分析.通过持续追踪周期解频率变化并与失稳固有频率进行对比,分析了自激锁相现象,研究了非线性油膜力自激源对系统的作用机理.运用Poincare映射、分叉图、及Lyapnov指数对周期解分叉、混沌及进入和脱离混沌的过程进行了分析.     

动态油膜-柔性转子的分岔与混沌

研究非稳态动载短轴承支撑的Jeffcott柔性转于系统的动力特性,将转速比、不平衡量、阻尼比、黏度作为控制参数,利用Floquet乘子预测周期解的局部稳定性,通过Lagrange插值精细积分法给出系统运动的数值结果并预测系统的长期性态,显示系统在4个参数组合的某些范围内还存在多形式次谐波解,以及由倍周期分岔、二次Hopf分岔通往混沌的现象.将动态油膜力模型和稳态油膜力模型的数值结果进行比较,表明动态非线性油膜力模型的合理性.     

双摆系统的拓扑马蹄与混沌

运用动力系统理论中的拓扑马蹄技巧和计算机数值计算来研究双摆的混沌性.通过在某些能量面上构造适当的Poincaré截面,并找出了该截面的Poincaré映射的拓扑马蹄,从而证明了双摆系统具有无穷多不稳定周期解并且具有混沌性.     

黏弹性传动带1:3内共振时的周期和混沌运动

研究了参数激励作用下黏弹性传动带在1:3内共振时的周期解分岔和混沌动力学. 同时考虑传动带的线性外阻尼因素和材料内阻尼因素. 首先建立了具有线性外阻尼情况下的黏弹性传动带平面运动时的非线性动力学方程, 黏弹性材料的本构关系用Kelvin模型描述. 然后考虑黏弹性传动带的横向振动问题, 利用多尺度法和Galerkin离散法得到黏弹性传动带系统在1:3内共振时的平均方程. 最后利用数值模拟方法研究了黏弹性传动带系统的周期振动和混沌动力学, 得到了系统在不同参数下的混沌运动. 数值模拟结果说明黏弹性传动带系统存在周期分岔, 概周期运动及混沌运动.     

含间隙裂缝的RC结构滞回系统混沌振动分析

研究了含间隙裂缝的钢筋混凝土结构对称滞回非线性问题. 建立了 一种分段线性的对称滞回模型, 利用一次谐波线性方法求解结构系统的等效阻尼和 等效刚度系数,得到了对称滞回非线性系统的等价线性方程. 通过数值分析比较了考虑和不考虑间隙与碰撞 影响的两种情况下系统的混沌动力特性,研究表明: 不考虑间隙与碰撞影响的系统出现周期运 动, 考虑间隙与碰撞影响系统更容易出现混沌运动; 在特定的参数范围内系统一定会出现无 序的混沌运动.     

考虑弯扭耦合作用的转子-挤压油膜阻尼器系统的碰摩响应特性分析

研究了支承在挤压油膜阻尼器上的Jeffcott转子系统的转静件碰摩的弯扭耦合振动特性。建立了系统运动方程，分析了各参数对系统响应的影响。仿真计算结果表明碰摩刚度对系统响应的影响十分明显，增大碰摩刚度更容易使系统响应的周期解失稳；不平衡参数增大，导致系统响应的振动幅度增大，系统更容易出现碰摩现象，进而导致系统周期解失稳；随着扭转刚度的增大，扭转角度变化幅度与快慢均发生变化，在刚度较低时，扭转角变化幅度随时间变化较慢；随着扭转刚度的增大，扭转角幅度变化明显加快；当扭转刚度继续增大，扭转角的幅度变化反而变慢。研究发现，系统响应具有两条通向混沌的道路，即阵发性通向混沌的道路和拟周期通向混沌的道路。     

转子-机匣局部碰摩的分叉与混沌行为分析

研究了转子-机匣系统发生碰摩时的分叉与混沌行为,分析了转子机匣频率比与刚度比、偏心质量等参数对系统分叉与混沌特性的影响.当转子机匣系统发生碰摩时除了通过倍周期、阵发性和拟周期分叉进入混沌外,还发现了孪生叉形分叉现象,呈现出非常丰富的动力学行为.     

非自治时滞反馈控制系统的周期解分岔和混沌

研究时滞反馈控制对具有周期外激励非线性系统复杂性的影响机理,研究对应的线性平衡态失稳的临界边界,将时滞非线性控制方程化为泛函微分方程,给出由Hopf分岔产生的周期解的解析形式．通过分析周期解的稳定性得到周期解的失稳区域,使用数值分析观察到时滞在该区域可以导致系统出现倍周期运动、锁相运动、概周期运动和混沌运动以及两条通向混沌的道路：倍周期分岔和环面破裂．其结果表明,时滞在控制系统中可以作为控制和产生系统的复杂运动的控制“开关”．     

概率约束评估的功能度量法的混沌控制

功能度量法是基于可靠度的结构优化设计中评估概率约束的一种方法,其改进均值(AMV)迭代格式具有简洁、高效的优点,但对一些非线性功能函数搜索最小功能目标点时可能陷入周期振荡或混沌解,本文利用混沌反馈控制的稳定转换法对功能度量法的AMV迭代格式实施收敛控制.首先展示一些功能函数应用功能度量法AMV格式迭代计算产生了周期解和混沌解现象,并对迭代算法进行了混沌动力学分析.然后利用稳定转换法对功能度量法迭代失败的参数区间进行混沌控制,使嵌入周期和混沌轨道的不稳定不动点稳定化,获得了稳定收敛解,实现了迭代解的周期振荡、分岔和混沌控制.     

四自由度非线性系统的随机分岔混沌特性研究

以四自由度迟滞非线性随机振动模型为研究对象,以速度和位移立方的模型来模拟振动系统的迟滞非线性力,并以Monte Carlo法模拟随机位移激励,对迟滞非线性随机系统的动力学特性进行分析.通过系统的Poincare截面、分岔图及最大Lyapunov指数分析了系统迟滞非线性力各参数对系统混沌状态的影响.研究表明,非线性刚度系数对振动系统混沌状态的影响较小,线性阻尼项和线性刚度项次之,而非线性阻尼项的影响最为明显.不仅证明了非线性振动系统随机混沌振动现象的存在,更重要的是可以为非线性振动系统参数的合理取值提供理论依据.     

悬索在外激励作用下的1:3内共振分析(Ⅱ):数值结果

本研究的第一部分已经推导了悬索在第一阶面内对称模态主共振和第三阶面内对称模态主共振下的平均方程,其中考虑了这两阶模态之间1∶3内共振.本文对平均方程的稳态解,周期解以及混沌解进行了研究.利用 Newton-Naphson 方法和拟弧长的延拓算法确定了主共振情况下的幅频响应曲线,通过利用 Jacobian 矩阵的特征值判断幅频响应曲线中解的稳定性.在这些幅频响应曲线中.都存在超临界 Hopf 分叉,导致平均方程的周期解.以这些超临界 Hopf 分叉为起点.利用打靶法和拟弧长的延拓算法确定了两种主共振情况下的周期解分支,同时通过利用 Floquet 理论判断这些周期解的稳定性.然后利用数值结果研究了两种主共振情况下的厨期解经过倍周期分叉通向混沌的过程.最后利用 Runge-Kutta 法研究了悬索两自由度离散模型的非线性响应.     

输流管道混沌运动的凹槽滤波反馈控制研究

对于两端固定输流管道在基础简谐激励下的单模态系统,利用凹槽滤波器对系统的混沌运动进行了控制.首先计算了未扰系统中同宿轨道内部周期轨道的方程,然后分别计算了引入凹槽滤波反馈后,与系统同宿轨道和周期轨道对应的两个Melnikov函数.根据前者Melnikov函数具有简单零点,得到了系统具有稳态周期解的参数条件.最后对受控系统的运动响应进行了数值仿真,发现在适当的参数条件下,通过凹槽滤波反馈控制,能够成功地将系统的混沌运动引导到稳定的周期运动,并且通过改变凹槽滤波器的增益值,可以将系统的混沌响应引导到不同形态的周期运动.     

基于积分本构黏弹性带的横向非线性动力学

研究了黏弹性传动带在1:1内共振时的横向非平面非线性动力学特性. 首先,利用Hamilton原理建立了黏弹性传动带横向非平面非线性动力学方程. 然后综合应用多尺度法和Galerkin离散法对偏微分形式的动力学方程进行摄动分析,得到了四维平均方程. 对平均方程的稳定性进行了分析,从理论上讨论了动力系统解的稳定性变化情况. 最后数值模拟结果表明黏弹性传动带系统存在混沌运动、概周期运动和周期运动.      

一类非自治动力系统超次谐周期解的不存在性

在非线性动力系统的研究中， Melnikov函数被广泛地用来作为微扰哈密顿系统是否发生次谐或超次谐分岔乃至混沌的判 据. 但是在大多数情况下，经典的Melnikov方法往往只给出存在次谐周期解的结论. 产生 该结果的原因被归之为在经典的Melnikov方法中只采取了一阶近似，因而高阶Melnikov方 法被发展用来判断超次谐周期解的存在性. 本文对一类非自治微分动力系统进行了研究，证 明了在这样一类系统中如果存在周期解则只可能是次谐周期解，超次谐周期解不可能存在， 并进一步证明了在一类平面问题中所定义的旋转(R)型超次谐周期解同样不可能存在.作为 该结论的一个应用，文中考察了几个典型的算例，结果表明现有的二阶Melnikov方法判断 平面扰动系统是否存在超次谐周期解的结论是不恰当的，并提供了一个简单的几何上的解释.     

复合材料层合板1:1参数共振的分岔研究

针对复合材料对称铺设各向异性矩形层合板的物理模型,在同时考虑了材料、阻尼和几何等非线性因素后,建立了二自由度非线性参数振动系统动力学控制方程,并应用多尺度法求得基本参数共振下的近似解析解,利用数值模拟分析了系统的分岔和混沌运动.指出了伽辽金截断对系统动力学分析的影响,以及系统进入混沌的途径.     

一类分段光滑非线性平面运动系统响应特性研究

针对由一个线性子系统和一个非线性子系统构成的两自由度非自治分段光滑非线性平面运动系统的响应特性开展了研究. 该分段光滑非线性模型可用来确定对称转子/定子系统的主要碰摩响应, 且在反映非光滑系统典型特性上具有明显的特征:(1) 切换分界面是由两自由度坐标共同决定的一个幅值曲面;(2) 子系统周期解与分界面的擦碰, 不是发生在一个点上, 而是同时发生在解的所有点上;(3) 完整系统未发现由两子系统共同作用而产生的周期解. 因此, 对于该非光滑系统响应特性的研究, 很难直接利用目前有关非光滑系统平衡点和周期解分岔分析的方法. 为此, 尝试了根据子系统的响应特性, 划分出完整系统响应对分界面处切换的敏感区和非敏感区, 并针对非敏感区可由子系统解的特性求得完整系统的响应, 而针对敏感区通过子系统动力学特征的分析有助于解释完整系统响应的生成机制.     

慢变参数系统分叉混沌问题的映射延拓综合法

在点映射和延拓法基础上,提出一种适于求解慢变参数非线性动力系统分叉混沌问题的新算法-映射延拓综合法。用本方法对含慢变参数的杜芬方程试算,绘制稳态解随参数变化的准稳态解图,分析了解随参数变化的演化规律。与多初值点映射法相比,它具有计算精度高、速度快、分析处理方便等优点;新算法更适于作高维慢变参数非线性系统振动特性的研究。