附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器动力学特性研究

随着微机电科技的进步,利用环境振动进行系统自供电已经成为目前非线性动力学研究的热点.将质量-弹簧-阻尼系统与双稳态振动能量捕获系统相结合,提出了附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器,建立系统的力学模型及控制方程.通过数值仿真研究了简谐激励下质量比和调频比发生变化时附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器的动力学响应.通过与附加线性振子双稳态系统的对比,获得了上述参数对附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器发生大幅运动的影响规律,显示出附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器的优越性,并获得了附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器发生连续大幅混沌运动的最优参数配合.上述研究结果为双稳态电磁式振动能量捕获系统的相关研究提供了理论基础.     

周期扰动下卫星运动系统的动力学性质

本文运用Melnikov方法对平面卫星运动系统在周期扰动下所表现出来的动力学性质进行了探讨.首先运用次谐Melnikov方法给出了卫星轨道在周期扰动下存在次谐周期轨道的条件,并进一步运用同宿.Melnikov方法证实了该系统存在Smale马蹄意义下的混沌性质.     

势阱深度对双稳态电磁发电系统发电性能的影响研究

电磁式振动能量捕获技术从单稳态系统发展到多稳态系统,拓宽了响应频带,增大了输出电压,能够获得较好的发电性能.以附加线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器为研究对象,主要研究了势阱深度对双稳态系统发电性能的影响,并基于最优发电性能下的势阱深度,研究了双稳态系统结构参数中质量比与调频比对系统发电性能的影响.通过数值仿真结果说明,在外部激励频率为低频时:势阱深度较大时,双稳态系统的振子只能在一个阱内发生小幅振动运动;当势阱深度小到一定程度时,双稳态系统的振子跨过势垒在两个阱间内发生大幅混沌运动或周期运动,其优于小幅振动运动时的平均输出功率.通过数值模拟,得到双稳态系统具有较高的发电性能下的最优质量比、调频比以及阻尼比参数.     

托卡马克中低模态到高模态转迁模型的混沌运动

利用Melnikov方法详细研究了在托卡马克(Tokamaks)中,等离子区边缘附近低模态到高模态转迁方程的混沌动力学.该转迁方程是一个含外激励和参数激励的系统.对含周期外激励和线性参数激励、三次参数激励的系统分别绘出了用来划分混沌区和非混沌区的临界曲线.得到的结果表明,含有线性或三次参数激励的系统存在不可控区域,在该区域中异宿轨分岔总是导致混沌发生.特别地,三次参数激励系统存在一个"可控频率",施以该频率的激励,不论激励的振幅多大,同宿轨分岔总是不会导致混沌发生.得到了这类系统的一些复杂的动力学行为.     

有色噪声激励下双稳态电磁式振动能量捕获器动力学特性研究

随着微机电科技的进步,利用环境振动进行系统自供电已经成为目前非线性动力学研究的热点.以附加线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器为研究对象,建立系统的动力学方程,通过数值仿真研究了有色噪声激励作用下双稳态能量捕获系统的动力学行为,分别从有色噪声强度、质量比和调频比3个方面研究了双稳态系统动力学响应,获得了上述参数对双稳态能量捕获系统动力学特性的影响规律,上述研究结果为双稳态电磁式振动能量捕获系统的相关研究提供理论基础.     

奇摄动下的共振不变环面分支

本文研究高维退化系统在小扰动下的动力学行为,在共振的情况下,利用延拓的方法,讨论了扰动系统不变环面的保存性,并利用推广的Melnikov函数、横截性理论讨论了同宿于不变环面的横截同宿轨道存在的条件,推广和改进了一些文献的结果.     

奇摄动下的共振不变环面分支

本文研究高维退化系统在小扰动下的动力学行为,在共振的情况下,利用延拓的方法,讨论了扰动 系统不变环面的保存性,并利用推广的Melnikov函数、横截性理论讨论了同宿于不变环面的横截同宿 轨道存在的条件,推广和改进了一些文献的结果.     

分段线性非线性汽车悬架系统的分岔行为

建立了由主、副簧组成的分段线性非线性悬架系统动力学模型,应用奇异性理论研究了两个自由度汽车悬架系统共振解的分岔,得到系统的转迁集和40组分岔图,发现了非常复杂的局部分岔,分岔图全面展示了这一系统的分岔特性.由系统参数与该系统的拓扑分岔解之间的联系,分析并得到了不同参数下系统的运动特性,为实现悬架参数的优化控制提供了理论依据.     

1:1内共振条件下矩形薄板的全局分叉和多脉冲混沌动力学

首次利用广义Melnikov方法研究了一个四边简支矩形薄板的全局分叉和多脉冲混沌动力学．矩形薄板受面外的横向激励和面内的参数激励．利用von Krmn模型和Galerkin方法得到一个二自由度非线性非自治系统用来描述矩形薄板的横向振动．在1∶1内共振条件下,利用多尺度方法得到一个四维的平均方程．通过坐标变换把平均方程化为标准形式,利用广义Melnikov方法研究该系统的多脉冲混沌动力学,并且解释了矩形薄板模态间的相互作用机理．在不求同宿轨道解析表达式的前提下,提供了一个计算Melnikov函数的方法．进一步得到了系统的阻尼、激励幅值和调谐参数在满足一定的限制条件下,矩形薄板系统会存在多脉冲混沌运动．数值模拟验证了该矩形薄板的确存在小振幅的多脉冲混沌响应．     

一类含五次非线性恢复力的Duffing系统共振与分岔特性分析

考虑一类含有外激力和五次非线性恢复力的Duffing系统,运用多尺度法求解得到该系统的幅频响应方程,给出不同参数变化下的幅频特性曲线及变化规律,同时利用奇异性理论得到该系统在3种情形下的转迁集及对应的拓扑结构.其次确定系统的不动点,运用Hamilton函数给出该系统的异宿轨,在此基础上,利用Melnikov方法得到该系统在Smale马蹄意义下发生混沌的阈值.而后通过数值仿真给出了系统随外激力、五次非线性项系数变化下的动态分岔与混沌行为,发现存在周期运动、倍周期运动、拟周期运动及混沌等非线性现象.最后运用Lyapunov指数、相轨图和Poincaré截面等非线性方法对理论的正确性进行验证.上述研究结论为进一步提升对Duffing系统非线性特性及其演化规律的认识提供了一定的理论参考.     

自治奇摄动系统的同、异宿轨道

利用指数二分性理论和泛函分析方法来处理第一变分方程在R上有多于一个非平凡有界解下的奇摄动系统的同宿轨道分支问题.利用此方法我们给出了判断奇摄动系统在退化情形下存在同、异宿轨道的Melnikov向量函数并给出了存在同宿轨道的参数估计范围.     

两自由度非线性振动系统主参数激励下的分岔分析

本文给出了参数激励作用下两自由度非线性振动系统,在1:2内共振条件下主参数激励低阶模态的非线性响应.采用多尺度法得到其振幅和相位的调制方程,分析发现平凡解通过树枝分岔产生耦合模态解,采用Melnikov方法研究全局分岔行为,确定了产生Smale马蹄型混沌的参数值.     

带慢变角参数摄动平面非Hamilton可积系统的混沌

将Melinikov方法推广到带慢变角参数摄动平面可积系统。基于对未受摄动系统几何结构的分析,建立了横截同宿条件。借助常微分方程组解对参数的可微性定理,得到系统的广义Melnikov函数,其简单零点意味着系统可能出现混沌。     

非 Hamilton 系统的次谐分叉和马蹄

目前,浑沌理论引起了人们广泛的兴趣,已有一系列理论的结果.判断浑沌的发生通常是检验横截同宿点的存在.最近,严寅、钱敏证明了:对于异宿点,若具有横截 n-环,则同样存在 Smal 马蹄.对于二维的 Hamilton 系统受扰动后,Melnikov 给出了判定 Poincaré映射横截同宿点或异宿点存在的解析工具.本文讨论非 Hamilton 系统:=uv,(?)=1-u~2-v~2在适当的扰动下存在 Smal 马蹄,同时,用 Melnikov 方法讨论了次谐分叉及次谐分叉与马蹄的关系.     

准对称流的混沌和共振流线

采用计算Melnikov函数的方法 ,研究了描述qth(q=3或 6 )准对称流流体粒子运动的动力系统 .文中在分析未扰动系统轨道解析表示的基础上 ,深入考察了扰动系统的分岔情况 .结果表明 ,扰动系统在一定条件下能够分支出混沌和共振流线 .     

具有暂时免疫传染病模型同宿分支

讨论了具有暂时免疫传染病模型同宿轨道分支的存在性,利用Melnikov函数确定了系统双曲不动点的稳定和不稳定流形的相对位置,从而给出存在极限环的参数范围.     

流体诱发水平悬臂输液管的内共振和模态转换(Ⅱ)

基于得到的水平悬臂输液管非线性动力学控制方程,详细研究了由流速最小临界值诱发的3∶1内共振．通过观察内共振调谐参数、主共振调谐参数和外激励幅值的变化,发现在内共振临界流速附近,流速导致系统出现模态转换、鞍结分岔、Hopf分岔、余维2分岔和倍周期分岔等非线性动力学行为,对应的管道系统的周期运动失稳出现跳跃、颤振和更加复杂的动力学行为．通过理论结果与数值模拟比较,表明了理论分析的有效性和正确性．     

Bogdanov-Takens系统极限环和同宿轨线及分岔

讨论Bogdanov-Takerrs系统极限环、同宿轨线及其关于参数分岔的曲线定量分析。给出这些问题的近似解析表达式的参数增量法；利用时间变换，将极限环和同宿轨线表示为广义谐函数的解析表达式；画出参数与极限环关于振幅稳定性特征指数、极限环与同宿轨线的相图，以及参数的分岔图等曲线。     

单时滞类Chen系统Hopf分岔分析

根据非线性动力学理论,以一类新的单时滞Chen系统为分析对象,针对其平衡点的稳定性和Hopf分岔参数等问题进行研究.根据Routh-Hurwitz判据分析了其平衡点的稳定性,通过计算得到单时滞Chen系统特征根的分布,进一步分析得出系统在零平衡点附近是渐进稳定的.结合Hopf分岔理论,运用特征根的分布结果,确定出系统发生Hopf分岔的时滞参数,并给出Hopf分岔条件.通过多组实验仿真验证了理论分析的正确性.     

指数二分性与高阶Melnikov函数

本文利用指数二分性理论和Liapunov－Schmidt方法，研究了当Melnikov函数具有高阶零点时的横截同宿轨道的存在性，得到了一个所谓的高阶Melnikov函数