窄带噪声作用下二自由度非线性系统的响应

研究二自由度非线性系统在窄带随机噪声激励下的主共振响应,用多尺度法分离了系统的快变项,讨论了系统的阻尼项、随机项等对系统响应的影响。在一定条件下,系统具有两个均方响应值和跳跃现象,饱和现象也存在。数值模拟表明文中所提出的方法是有效的。     

窄带随机噪声激励下多自由度非线性系统的响应

在随机振动的研究中，研究较多的是系统在宽带噪声作用下的响应问题，对于非线性系统特别是多自由度非线性系统在窄带随机噪声作用下的响应问题则研究较少。本文研究了三自由度非线性系统在窄带随机噪声激励下的主共振响应和稳定性问题。用多尺度法分离了系统的快变项，给出了系统响应的振幅和相位角满足的方程。用摄动法讨论了系统随机项对系统响应的影响。当随机扰动较小时，在一定的参数范围内，对应于不同的初值，系统具有两个均方响应值，随机饱和现象也存在。当随机扰动增大时，系统可从一个大的响应突跳为一个小的响应，或从一个小的响应突跳为一个大的响应，即存在随机跳跃现象。数值模拟表明本文提出的方法是有效的。     

有界随机噪声激励下一类非线性系统的共振与饱和现象

研究了二自由度非线性系统在有界随机噪声激励下,系统响应的共振与随机饱和现象。用多尺度法分离了系统的快变项,用线性化方法求出了系统响应幅值的一、二阶矩,并给出了系统优化设计的一些建议。数值模拟表明本文提出的方法是有效的。     

谐和与窄带随机噪声联合作用下Duffing系统的参数主共振

研究了Ｄｕｆｉｎｇ振子在谐和与窄带随机噪声联合激励下的参数主共振响应和稳定性问题．用多尺度法分离了系统的快变项，并求出了系统的最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数．本文还分析了失稳及跳跃现象，及系统的阻尼项、非线性项、随机项、确定性参激强度对系统响应的影响．数值模拟表明本文提出的方法是有效的．     

随机窄带参激下二自由度非线性系统

研究了带平方二自由度非线性系统在随机窄带参数激励下，用多尺度法分离了系统的快变项，讨论了系统的各参数对响应的影响。在一定条件下，系统具有两个均方响应值，具有跳跃现象和饱和现象，数值模拟表明提出的方法是有效的。     

谐和与随机噪声联合作用下非线性系统的响应

研究了Duffing振子在谐和与随噪声联合激励下的响应和稳应性问题。用谐波平均法分析了系统在确定性谐和激励和随机激励联合作用下的响应,用随机平均法讨论了随机扰动项对系统晌应的影响。在一定条件下,系统具有两个均方响应值和跳跃现象。数值模拟表明本文提出的方法是有效的。     

窄带随机噪声作用下单自由度非线性碰撞系统的响应

研究了单自由度非线性单边碰撞系统在窄带随机噪声激励下的次共振响应问题。用Zhuravlev变换将碰撞系统转化为速度连续的非碰撞系统,然后用随机平均法得到了关于慢变量的随机微分方程。在没有随机扰动情形,得到了系统响应幅值满足的代数方程;在有随机扰动的情形下,给出了系统响应稳态矩计算的迭代公式。讨论了系统阻尼项、非线性项、随机扰动项和碰撞恢复系数等参数对于系统响应的影响。理论计算和数值模拟表明,系统响应幅值将在激励频率接近于次共振频率时达到最大。而当激励频率逐渐偏离次共振频率时,系统响应迅速衰减。     

Duffing系统的主--亚谐联合共振

以Duffing系统为研究对象,研究在多频激励下同时发生主共振和1/3次亚谐共振的动力学行为与稳定性.首先,通过多尺度法得到系统的近似解析解,利用数值方法检验近似程度,结果吻合良好,证明了求解过程和解析解的正确性.然后,从解析解中导出稳态响应的幅频方程和相频方程,从幅频曲线以及相频曲线中发现系统最多存在7个不同的周期解,这种多解现象可用于对系统状态进行切换.基于Lyapunov稳定性理论,得到联合共振定常解的稳定条件,利用该条件分析了系统的稳定性,并与Duffing系统的主共振和1/3次亚谐共振单独存在时比较.最后,通过数值方法分析了非线性项和外激励对系统动力学行为与稳定性的影响,发现了联合共振特有的现象:刚度软化时,非线性项不仅影响系统的响应幅值,同时还影响系统的多值性和稳定性;刚度硬化时,非线性项对系统的影响与单一频率下主共振和1/3次亚谐共振类似,仅影响系统的响应幅值.这些结果对Duffing系统动力学特性的研究具有重要意义.     

Duffing 系统的主-亚谐联合共振

以Duffing系统为研究对象,研究在多频激励下同时发生主共振和1/3次亚谐共振的动力学行为与稳定性.首先,通过多尺度法得到系统的近似解析解,利用数值方法检验近似程度,结果吻合良好,证明了求解过程和解析解的正确性.然后,从解析解中导出稳态响应的幅频方程和相频方程,从幅频曲线以及相频曲线中发现系统最多存在7个不同的周期解,这种多解现象可用于对系统状态进行切换.基于Lyapunov稳定性理论,得到联合共振定常解的稳定条件,利用该条件分析了系统的稳定性,并与Duffing系统的主共振和1/3次亚谐共振单独存在时比较.最后,通过数值方法分析了非线性项和外激励对系统动力学行为与稳定性的影响,发现了联合共振特有的现象:刚度软化时,非线性项不仅影响系统的响应幅值,同时还影响系统的多值性和稳定性;刚度硬化时,非线性项对系统的影响与单一频率下主共振和1/3次亚谐共振类似,仅影响系统的响应幅值.这些结果对Duffing系统动力学特性的研究具有重要意义.      

Duffing振子在窄带随机激励下分岔现象的研究

本文运用数值模拟方法深入研究了Ｄｕｆｆｉｎｇ振 窄带随机激励下的稳态响应。第一全面研究了产生跳跃现象的参数区域附近Ｄｕｆｆｉｎｇ振子的分岔现象。研究发现，位移、速度的二维联合概率密度函数能全面，地表征系统的运动状态，得到了系统响应的位移、速度的二维联合概率密度的各种分岔模式，因而对该问题有了较全面的认识。同时分析了大量不同参数下系统的响应，发现激励参数系统决定着系统的运动状态，尤其激励强度Ｄ的影响     

Response statistics of two-degree-of-freedom non-linear system to narrow-band random excitation

The principal resonance of two-degree-of-freedom non-linear system to narrow-band random external excitation is investigated. The method of multiple scales is used to determine the equations of modulation of amplitude and phase. The behavior, stability and bifurcation of steady state response are studied by means of qualitative analysis. The effects of damping, detuning, bandwidth, and magnitudes of deterministic and random excitations are analyzed. The theoretical analyses are verified by numerical results. Theoretical analyses and numerical simulations show that when the intensity of the random excitation increases, the nontrivial steady state solution may be changed from a limit cycle to a diffused limit cycle. Under some conditions the system may have two steady state solutions, saturation and jumps may exist.     

Response of nonlinear oscillator under narrow-band random excitation

IntroductionThestudyoftheresponseofnonlinearsystemstonarrow_bandrandomexcitationofconsiderableimportance.Forexample ,theexcitationofsecondarysystemwouldbeanarrow_bandrandomprocessiftheprimarysystemcouldbemodeledasasingle_degree_of_freedomsystemwithlightdampingsubjecttowide_bandexcitation .Inthetheoryofnonlinearrandomvibration ,mostresultsobtainedsofarareattributedtotheresponseofnonlinearoscillatorstowide_bandrandomexcitation .Incomparison ,resultsontheeffectofnarrow_bandexcitationonnonlinearos…     

Visco-elastic systems under both deterministic harmonic and random excitation

IntroductionForlinearviscoelasticsystemsunderbothadditiveandmultiplicativebroad_bandexcitationexcitations,Ariaratnam[1]studiedthestochasticstabilityofthesystembyusingthemethodofstochasticaveragingprocedure .Itwasshownthatthevisco_elasticforcecontributedtowarddamping ,hence ,stabilityofthesystem .However,thestiffnesseffectofthevisco_elasticcomponentwasnotfullyaccountedfor.FurthermoreAriaratnam[2 ]studiedthestochasticstabilityofthesystembutthemodelislinear.Inthetheoryofnonlinearrandomvibration…     

Resonant response of a non-linear vibro-impact system to combined deterministic harmonic and random excitations

The resonant resonance response of a single-degree-of-freedom non-linear vibro-impact oscillator, with cubic non-linearity items, to combined deterministic harmonic and random excitations is investigated. The method of multiple scales is used to derive the equations of modulation of amplitude and phase. The effects of damping, detuning, and intensity of random excitations are analyzed by means of perturbation and stochastic averaging method. The theoretical analyses verified by numerical simulations show that when the intensity of the random excitation increases, the non-trivial steady-state solution may change from a limit cycle to a diffused limit cycle. Under certain conditions, impact system may have two steady-state responses. One is a non-impact response, and the other is either an impact one or a non-impact one.     

Response Statistics of Three-Degree-of-Freedom Nonlinear System to Narrow-Band Random Excitation

The principal resonance of a 3-DOF nonlinear system to narrow-band random external excitations is investigated. The method of multiple scales is used to derive the equations for modulation of amplitude and phase. The behavior, stability and bifurcation of steady-state responses are studied by means of qualitative analysis. The effects of damping, detuning, and excitation intensity on responses are analyzed. The theoretical analyses are verified by numerical results. Both theoretical analyses and numerical simulations show that when the intensity of the random excitation increases, the nontrivial steady state solution may change from a limit cycle to a diffused limit cycle. Under some conditions, co-existence of two kinds of stable steady-state solutions, saturation and jump phenomena may occur. The stationary probability density function of responses for the co-existence case is obtained approximately.