轴向流作用下均布非线性弹簧支承二维壁板的复杂响应

考虑刚性导流段和尾流段对流场的影响,建立轴向流作用下二维板的非线性流固耦合运动控制方程,用有限差分法对控制方程进行离散。为了克服差分网格较多时带来的计算规模较大的问题,对控制方程用主模态缩减法缩减自由度,然后对离散方程进行数值积分,得到系统的复杂响应,分析其分岔和混沌特性。计算结果表明,以来流流速幅值和阻尼参数为可变参数时,系统具有极其复杂的动态响应,通过分岔图、相图和庞加莱截面图等方法判断了系统多种形式的周期、拟周期和混沌运动,在以来流流速幅值为可变参数时,系统一开始经由周期倍化分岔的方式进入混沌;在以阻尼系数为可变参数时,经由倒周期倍化分岔的方式从混沌运动退回到周期振动。     

外激励作用下亚音速二维壁板分岔及响应研究

研究了亚音速流中二维壁板在外激励作用下的分岔和响应问题. 采用Galerkin方法将非线性运动控制方程离散为常微分方程组. 采用Runge-Kutta数值方法进行了数值计算,研究了壁板系统非单周期区在参数空间的分布情况. 结果表明: 在参数空间中, 非单周期区和单周期区会交替出现; 在不同的单周期区内, 系统运动轨线也在有规律的变化; 系统由单周期运动进入混沌运动是经过一系列周期倍化分岔产生的.     

一类两自由度干摩擦系统倍化分岔与混沌的数值模拟

本文利用Runge-Kutta数值积分法对一类两自由度干摩擦系统进行了数值仿真.文中列出了该系统中质块与传送带间处于黏附与滑移两种不同状态时质块的运动方程,同时给出了两种状态间的转换条件,在此基础上对系统进行数值模拟.通过不断变化传送带的速度对该系统的动力行为进行了分析,证实此系统存在稳定的周期运动及倍化分岔,得到了该系统周期运动的倍化分岔通向混沌的路径.对此系统分岔与混沌行为的研究为生产实践中的干摩擦现象的优化配置提供了理论依据.     

惯性式冲击振动落砂机周期倍化分岔的反控制

在不改变惯性式冲击振动落砂机系统平衡解结构的前提下,考虑碰撞振动系统的Poincaré映射的隐式特点以及经典的映射周期倍化分岔临界准则给反控制带来的困难,基于不直接依赖于特征值计算的周期倍化分岔显式临界准则,研究了落砂机系统周期倍化分岔的反控制.论文首先对落砂机系统施加线性反馈控制,得到受控闭环系统的Poincaré映射,并应用不直接依赖于特征值计算的周期倍化分岔显式临界准则,获得了系统发生周期倍化分岔的控制参数区域.然后应用中心流形-正则形方法分析了周期倍化分岔的稳定性.最终采用数值仿真验证了在任意指定的系统参数点通过控制能产生稳定的周期倍化分岔解.     

亚音速气流作用下薄板结构混沌运动的时滞反馈控制

研究了亚音速气流下非线性二维薄板结构在横向周期载荷作用下的混沌运动及控制问题.基于von Karman板理论和分离变量法,建立了亚音速下薄板结构的运动控制方程.对于未控系统,采用Melnikov方法判断其混沌运动阈值,并用Runge-Kutta法进行数值验证.对处于混沌运动状态的系统,采用时滞反馈控制方法对混沌运动进行控制.结果表明,Melnikov方法可以有效地预测系统的混沌运动行为,时滞反馈控制方法可以有效地将系统的混沌运动转化为周期运动.     

外激励作用下弹性支撑浅拱的非线性动力学分析

研究了外激励下两端采用转动弹簧约束的铰支浅拱在发生1:1内共振时的非线性动力学行为。通过引入基本假定和无量纲化变量得到浅拱的动力学控制方程, 将阻尼项、外荷载项和非线性项去掉后,所得线性方程及对应边界条件即可确定考虑转动弹簧影响的频率和模态, 发现转动约束取不同刚度值时系统存在模态交叉与模态转向两种内共振形式。对动力方程进行Galerkin全离散, 并采用多尺度法对内共振进行了摄动分析, 得到了极坐标和直角坐标两种形式的平均方程, 其中平均方程系数与转动弹簧刚度一一对应。最低两阶模态之间1:1内共振的数值研究结果表明: 外激励能激发内共振模态的非线性相互作用, 参数处于某一范围时系统存在周期解、准周期解和混沌解窗口, 且通过(逆)倍周期分岔方式进入混沌。     

亚音速气流中复合材料悬臂板的非线性振动响应研究

随着材料科学的发展,越来越多的新型材料应用到了工程实践中.在气流激励的作用下,对于以航空航天工程为背景、采用复合材料的板壳结构的非线性动力学问题仍是动力学领域的研究热点.本文研究了复合材料悬臂板在亚音速气流条件下的非线性振动和响应.根据理想不可压缩流体的流动条件和 Kutta--Joukowski升力定理,基于升力面理论,利用涡格法计算了三维有限长平板机翼上的亚音速气动升力.将亚音速气动力施加到复合材料悬臂板上,利用Hamilton原理,考虑Reddy三阶剪切变形理论并引入冯$cdot$卡门非线性应变位移关系,建立了有限长平板的非线性动力学微分方程.利用有限元方法考察了不同几何参数下层合板悬臂板的固有特性,通过比较不同材料和几何参数的线性系统的固有频率,得到不同比例的内共振关系.利用Galerkin方法将偏微分方程截断为两自由度非线性常微分方程,在这里考虑了1:2的内部共振关系并利用多尺度法进行了摄动分析.对应多个选取参数,得到了频率响应曲线.结果展示了硬化弹簧型行为和跳跃现象.     

亚音速气流中复合材料悬臂板的非线性振动响应研究

随着材料科学的发展,越来越多的新型材料应用到了工程实践中.在气流激励的作用下,对于以航空航天工程为背景、采用复合材料的板壳结构的非线性动力学问题仍是动力学领域的研究热点.本文研究了复合材料悬臂板在亚音速气流条件下的非线性振动和响应.根据理想不可压缩流体的流动条件和 Kutta--Joukowski升力定理,基于升力面理论,利用涡格法计算了三维有限长平板机翼上的亚音速气动升力.将亚音速气动力施加到复合材料悬臂板上,利用Hamilton原理,考虑Reddy三阶剪切变形理论并引入冯$cdot$卡门非线性应变位移关系,建立了有限长平板的非线性动力学微分方程.利用有限元方法考察了不同几何参数下层合板悬臂板的固有特性,通过比较不同材料和几何参数的线性系统的固有频率,得到不同比例的内共振关系.利用Galerkin方法将偏微分方程截断为两自由度非线性常微分方程,在这里考虑了1:2的内部共振关系并利用多尺度法进行了摄动分析.对应多个选取参数,得到了频率响应曲线.结果展示了硬化弹簧型行为和跳跃现象.      

悬臂输流管道在基础激励与脉动内流联合作用下的参激振动

首先建立了悬臂输流管道在基础激励与脉动内流联合作用下的运动方程;然后基于Galerkin法研究了该系统的非线性动力学行为,分析了系统运动状态随激励频率和相位差的变化,以及混沌百分比随频率比(基础激励频率与脉动频率之比)和相位差的变化。结果表明,无论以激励频率还是以相位差为分岔参数,系统都具有多种形式的动态响应,包括周期运动、概周期运动和混沌运动,但进入和脱离混沌的途径不同。相位差和频率比对系统的混沌百分比有重要影响:相位差为π/2时系统混沌百分比最大;频率比为1时系统混沌百分比最小,频率比较小或较大时系统混沌百分比与只有基础激励时接近。     

用微分求积方法计算二维薄板在超音速流中的非线性颤振

采用了一种微分求积方法将二维薄板在超音速气流作用下的非线性动力学方程,并用Runge-Kutta数值方法进行了计算.为验证微分求积方法的结果,与伽辽金方法计算结果进行了比较,取得了一致的结果.微分求积法的计算结果用分叉图、相平面、时域曲线以及功率谱进行了描述,结果表明在特定的参数区间存在混沌运动,而通向混沌的道路是经过一系列周期倍化分叉产生的.     

Chaotic belt phenomena in nonlinear elastic beam

IntroductionThechaoticphenomenainsolidmechanicsfieldsbringmoreandmoreinterest.In 1 998,F .C .Moon[1]analyzedthechaoticbehaviorsofbeamsexperimentallyfirst.Thenhestudiedthedynamicsresponseoflinearelasticbeamsubjectedtransverseperiodicload .Thechaoticmotionsoflineardampingbeamshavebeenstudiedbymanyscholarsathomeandabroadinrecentyears[2 ,3].ThedynamicbehaviorsofnonlineardampingbeamssubjectedtotransverseloadP=δP0 (f+cosωt)sin(πx/l)arestudiedinthispaper.Thecriticconditionsthatchaosoccursinthes…     

周期激励下分段线性电路的动力学行为

基于四阶自治分段线性电路的分岔特性,探讨了两种幅值周期激励下该电路系统的复杂动力学行为. 给出了弱周期激励下系统共存的两种分岔模式及其产生的原因,讨论了不同分岔模式下动力学行为的演化过程及混沌吸引子相互作用机理. 而随着激励幅值的增大,即强激励作用下,围绕两个原自治系统平衡点的周期轨道不再分裂,从而导致共存的分岔模式消失.指出无论在弱激励还是在强激励下,由于系统的固有频率与外激励频率存在量级上的差距,其相应的各种运动模式,诸如周期运动、概周期运动甚至混沌运动均表现出明显的快慢效应,进而从分岔的角度分析了不同快慢效应的产生机制.      

求解非线性动力系统周期解推广的打靶法

提出一种确定非线性系统周期轨道及周期的改进打靶算法。首先通过改变系统的时间尺度，将非线性系统周期轨道的周期显式地出现在非线性系统的系统方程中，然后对传统打靶法进行改造，将周期也作为一个参数一起参入打靶法的迭代过程，从而能迅速确定出系统的周期轨道及其周期。该方法对初始迭代参数没有苛刻要求，可以用于分析强非线性系统，而且对参数激励系统同样有效，对高维系统也能迅速、准确地求得周期解。文中应用该方法对三维Rǒssler系统和八维非线性柔性转子-轴承系统的周期轨道和周期进行了求解，通过与四阶Runge-Kutta数值积分结果比较，验证了方法的有效性。     

具有单侧刚性约束的两自由度振动系统在强共振条件下的拟周 …

采用理论分析和数值仿真相结合的方法,研究了一类两自由度碰撞振动系统在一种强共振条件下的Ｈｏｐｆ分叉问题,分析并证实了碰撞振动系统在此共振条件下可由稳定的周期１－１振动分叉为不稳定的周期３－３振动,讨论了亚谐振动向混沌运动的演化过程。     

Vortex structure generation on the frontal surface of a cylinder set transversely in a hypersonic flow

The problem of formation of spatially periodic structures on the frontal surface of a cylindrically blunted body set transversely in a hypersonic flow is studied. Within the framework of the model adopted, a possible mechanism of vortex structure generation on the frontal surface of the blunt body is proposed and confirmed by calculations; in this mechanism, the curved bow shock produces a vortex flow, while in its turn the vortex, which persists under weak dissipation, acts on the shock thus maintaining its curved shape. It is shown that the spatially periodic mode of hypersonic flow past a cylinder can exist in the case of a uniform incident flow and under homogeneous boundary conditions on the body surface.     

Three routes to chaos for a three-degree-of-freedom articulated cylinder system subjected to annular flow and impacting on the outer pipe

In this paper, the dynamics of a cantilevered articulated system of rigid cylinders interconnected by rotational springs, within a pipe containing fluid flow is studied. Although the formulation is generalized to any number of degrees-of-freedom (articulations), the present work is restricted to three-degree-of-freedom systems. The motions are considered to be planar, and the equations of motion, apart from impacting terms, are linearized. Impacting of the articulated cylinder system on the outer pipe is modelled by either a cubic spring (for analytical convenience) or, more realistically, by a trilinear spring model. The critical flow velocities, for which the system loses stability, by flutter (Hopf bifurcation) or divergence (pitchfork bifurcation) are determined by an eigenvalue analysis. Beyond these first bifurcations, it is shown that, for different values of the system parameters, chaos is obtained through three different routes as the flow is incremented: a period-doubling cascade, the quasiperiodic route, and type III intermittency. The dynamical behaviour of the system and differing routes to chaos are illustrated by phase-plane portraits, bifurcation diagrams, power spectra, Poincaré sections, and Lyapunov exponent calculations.     

冲击消振器的概周期碰振运动分析

建立了冲击消振器对称周期运动的Poincar啨映射方程 ,讨论了对称周期运动的稳定性与局部分岔。通过数值仿真研究了冲击消振器在非共振、弱共振和强共振条件下的概周期碰振运动及其向混沌的转迁过程。