多阶梯梁系统的3:1内共振

研究了具有三次非线性项的多阶梯梁的振动,讨论了该系统3:1内共振情况,运用多重尺度法,即一种摄动技术,得到该问题的一般近似解,并得到两种模型的振幅和相位调制方程,这些方程组用来确定稳态解及其稳定性,假设外加的强迫频率接近于较低的频率,在研究的数值部分,讨论固有频率中的3:1情况,对两端固支和一端固支另一端简支,观测到的频率位于第一和第二固有频率之间;对两端简支,观测到的频率位于第二和第三固有频率之间,最后,利用数值算法求解3:1内共振,第一模型为两端固支和一端固支另一端简支梁的外激励模型;第二模型为两端简支梁的外激励模型,然后,当外激励第一模型时,研究第一、二模型的振幅,当外激励第二模型时,研究第二、三模型的振幅,对振动的内共振模型,画出强迫响应、阻尼响应和频率响应曲线,同时进行这些曲线的稳定性分析.     

谐和与随机噪声联合作用下的粘弹系统

研究了粘弹系统在谐和与随机噪声联合作用下的响应和稳定性问题.用谐波平衡法和随机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,讨论了粘弹项、随机扰动项对系统响应的影响.结果表明,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,谐波平衡法与随机平均法相结合的研究方法是有效的.     

A Complex Mode Method for Wind-Induced Responses of 6-Parameter Practical Viscoelastic Damping Energy Dissipation Structures Based on the Davenport Wind Speed Spectrum北大核心CSCD

针对六参数实用黏弹性阻尼耗能结构,基于Davenport风速谱系列响应问题进行了系统的研究.首先,利用六参数黏弹性阻尼器的微分型本构关系,建立了耗能结构基于Davenport风速谱激励下的运动方程;然后,运用复模态法将耗能结构的运动方程由二阶微分方程转化为一阶方程,获得了耗能结构系统对风振激励响应的频域解和功率谱密度函数表达式;最后,利用数学恒等式,基于随机振动理论获得了耗能结构系统在Davenport风速谱激励下的响应和阻尼器受力的解析解.该文方法不仅考虑了结构系统在风振激励作用下全振型展开的结果,表达式较现有结果更为简便,效率及精度更高,且适用于非经典阻尼结构.     

集中阻尼弦本征解的性质

利用Dirac δ函数,在全域建立并求解集中阻尼弦的动力学方程,导出其本征方程组、频率方程和本征函数的一般形式,推导了单项阻尼下本征函数的具体形式,并分析了中点阻尼对本征解的影响.同时,讨论了混合动力学系统在频率 阻尼关系、衰减率和完全抑制振动的最优阻尼3个方面既不同于连续系统,又不同于离散系统的特性:1）系统频率与其阻尼无关;2）各阶本征函数在单位时间内的衰减率都相同,衰减率与本征值的阶次无关;3）当阻尼取2时,系统衰减率趋于无穷大,系统不能发生任何有阻尼振动.     

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.     

非线性振动系统的异宿轨道分叉,次谐分叉和混沌

在参数激励与强迫激励联合作用下具有van der Pol阻尼的非线性振动系统,其动态行为是非常复杂的.本文利用Melnikov方法研究了这类系统的异宿轨道分叉、次谐分叉和混沌.对于各种不同的共振情况,系统将经过无限次奇阶次谐分叉产生Smale马蹄而进入混沌状态.最后我们利用数值计算方法研究了这类系统的混沌运动.所得结果揭示了一些新的现象.     

一类准零刚度隔振器的分段非线性动力学特性研究

建立了一类带有滚轮装置的准零刚度隔振系统的分段非线性动力学模型,利用平均法对系统在基础激励下的动力学特性进行了理论分析,得到了系统主共振响应的一次近似解析解.利用数值方法对动力学方程求解,验证了平均法求解此类分段非线性动力学问题的有效性.进一步,讨论了激励幅值、阻尼对系统响应的影响,利用位移传递率评估了隔振系统的隔振性能.结果表明,激励幅值和阻尼对系统响应具有显著影响:激励幅值较小时,该准零刚度隔振系统的隔振性能明显优于相应的线性系统;而随激励幅值增大时,其隔振性能变差,但最多与线性系统相当,而不会变得更差,此特征优于传统准零刚度隔振系统.     

具有分数导数本构关系的粘弹性Timoshenko梁的静动力学行为分析

利用粘弹性材料的三维分数导数型本构关系,建立粘弹性Timoshenko梁的静、动力学行为研究的数学模型;分析Timoshenko梁在阶跃载荷作用下的准静态力学行为,得出了问题的解析解,考察了一些材料参数对梁的挠度的影响。基于模态函数讨论了粘弹性Timoshenko梁在横向简谐激励作用下的动力响应,并考察了剪切和转动惯性对梁振动响应的影响。     

线性分数阶强迫振动的稳态响应

利用分数阶导数算子-∞D_t~β研究线性分数阶振动系统在谐波激励下的稳态响应.采用复指数函数形式的谐波激励,利用待定函数法得到与激励同频率的稳态响应,以及幅频关系和相频关系.讨论了分数阶导数项对刚度和阻尼的影响.     

窄带随机噪声激励下线性碰撞系统的响应

研究了单自由度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．在约束距离为0时,用矩方法给出了系统响应幅值二阶矩的解析表达式．在约束距离不为0时,近似地得到了系统响应幅值二阶矩的解析表达式．讨论了系统阻尼项、窄带随机噪声的带宽和中心频率以及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．数值模拟表明提出的方法是有效的．     

陀螺系统随机振动分析的辛本征展开方法

探讨了受随机载荷作用下陀螺阻尼系统随机动力响应问题.虚拟激励法作为随机振动分析的一种高效、精确方法已经广泛应用于结构抗震、抗风等工程领域.在以单类物理变量描述的Lagrange(拉格朗日)体系框架下,振型分解方法已被有效应用于上述随机振动问题的模型自由度缩减.然而,对于陀螺系统的随机振动问题,由于陀螺效应的存在,基于Rayleigh商本征值的振型分解方法受到很大限制.对此,首先给出了陀螺系统辛本征值问题的一般形式.然后对于受平稳随机载荷激励的陀螺系统(无阻尼或有阻尼)引入虚拟激励法,基于辛本征空间展开推导了系统随机振动响应功率谱的求解列式;对于仅考虑陀螺效应的保守系统(无阻尼),该求解列式可以表述为一个显式表达式.在数值算例中,应用该文提出的方法分析了平稳随机载荷作用下一类阻尼陀螺系统的随机振动响应问题,通过与其它方法进行对比,验证了该方法的精确性和有效性.     

不同索力斜拉索的主共振瞬时相频特性

考虑拉索垂度及几何非线性,研究了不同索力拉索的瞬时相频特性。利用斜拉索面内分布激励下的运动控制方程,采用多尺度法对微分方程进行摄动求解,分别得到面内、外主共振响应的近似解析式,再采用Hilbert变换得到响应与激励的瞬时相位差及其幅值。研究了不同索力下,响应与激励的瞬时相位差的变化规律及其原因。研究表明:面外主共振响应与激励间保持恒定的相位差,而面内响应与激励的瞬时相位差与索弹性参数和垂度等有关,微小的索力变化可能导致瞬时相频特性的明显改变。主要原因是面内响应的近似解中存在两倍频项和漂移项,前者使响应瞬时相位在单个周期内出现两次正负交替,后者决定面内响应与激励瞬时相位差的最大值及其变化规律。     

一维库仑系统的相干纵向振动

本文讨论了一维库仑系统的相干纵向振动持征,考虑了冷却效应和加速效应对振动特性的影响;用多尺度法导出了系统的频率响应曲线和临界参数,导出了纯的一维库仑系统的某些热力学量;并在线性近似下导出了系统的参数激励方程和系统的色散关系。     

调制白噪声激励下的单自由度强非线性系统的近似瞬态响应概率密度

研究调制白噪声激励下,包含弱非线性阻尼及强非线性刚度的单自由度系统的近似瞬态响应概率密度．应用基于广义谐和函数的随机平均法,导出关于幅值瞬态概率密度的平均Fokker－Planck－Kolmogorov 方程．该方程的解可近似表示为适当的正交基函数的级数和,其中系数是随时间变化的．应用Galerkin方法,这些系数可由一阶线性微分方程组解得,从而可得幅值响应的瞬态概率密度的半解析表达式及系统状态响应的瞬态概率密度和幅值的统计矩．以受调制白噪声激励的van der Pol-Duffing振子为例验证其求解过程,并讨论了线性阻尼系数及非线性刚度系数等系统参数对系统响应的影响．     

小曲率粘弹性索非线性随机稳定性分析

基于Kelvin粘弹性材料本构模型,研究小曲率粘弹性索在窄带随机激励作用下的非线性随机稳定性及均方响应。首先建立小曲率粘弹性索数学模型;然后提出一种确定粘弹性索均方响应及概率渐近稳定性方法;给出了系统均方稳定对激励带宽、幅值、中心频率等要求;给出系统的稳定区域;最后讨论了材料粘性、波速比及介质阻尼对系统不稳定区域的影响。     

一类扩张了的软弹簧型Duffing方程的紊动性态

本文用Melnikov函数方法讨论了一类扩张了的软弹簧型Duffing方程(k=1,2,3,…)在周期激励下的紊动现象.给出了出现二阶同宿切的条件.文中所采用的方法对于不能给出并宿轨道的显式的系统的研究是非常有用的.     

平台—群柱基础对浪流冲击的动力反应分析

本文研究平台-群柱基础系统对浪流冲击的动力反应分析.文中考虑了群柱基础与水流和地基土的动力相互作用,由解析法给出了系统对浪流力激励的动力响应分析,给出了算例的位移响应结果,并讨论了系统参数对动力特性的影响.     

流体流过下凹地形的共振流动

本文讨论流体流过下凹地形时共振产生非线性毛细重力波.采用摄动方法,导出了一个具负强迫力的KdV方程.采用拟谱方法,对所得方程进行了数值分析,给出了在超临界,亚临界以及精确共振情形的数值结果.     

外激励下压电球壳的球对称稳态响应分析

对压电球壳空间球对称稳态响应问题进行了研究。考虑空间球对称压电材料,不计体力和自由电荷,在球坐标下利用弹性理论,由压电材料的本构方程、几何方程和运动方程导出了外激励作用下位移、应力、应变、电势、电位移和电场强度各量的稳态解,并对带压电激励和感应层的弹性球壳的球对称响应问题进行了求解。该结果可以给结构的空间球对称动力控制问题提供良好的理论依据,为日后对于一般性的空间动力问题的研究提供参考。     

基于内变量理论的电流变液本构关系

研究了电流变液的微结构本构关系.其理论框架是基于内变量理论和机理的分析.电流变液是由高介电常数的颗粒悬浮在某种液体中组成的.在电场作用下,极化的颗粒将沿着电场方向聚集在一起形成链状结构.颗粒聚集体的大小和方向将随外加电场和应变率的变化进行调整,因而可以通过建立起能量守恒方程和力平衡方程来确定颗粒聚集体的大小和方向的变化.那么,一个三维的、清晰的本构关系可以由相互作用能和系统的耗散能导出.具体考虑和讨论了在简单剪切载荷作用下的系统响应,发现电流变液的切变剪薄粘滞系数同系统Mason数之间近似于幂指数∝(Mn)-082的关系.