晶体摆动场辐射系统的全局分叉与混沌行为

引入正弦平方势,在经典力学框架内和偶极近似下,考虑到运动阻尼和非线性影响,把粒子在晶体摆动场中的运动方程化为具有阻尼项和受迫项的广义摆方程.利用Jacob椭圆函数和椭圆积分分析了无扰动系统的相平面特征,并解析地给出了系统的解和粒子振动周期; 进一步利用Melnikov方法分析相平面上三类轨道的分叉性质和进入Smale马蹄意义下的混沌行为,找到系统的全局分叉与系统进入混沌的临界条件.结果表明,系统的临界条件与它的物理参数有关,只需适当调节这些参数就可以原则上避免、抑制分叉或混沌的出现.     

晶体摆动场辐射系统的全局分叉与混沌行为

引入正弦平方势,在经典力学框架内和偶极近似下,考虑到运动阻尼和非线性影响,把粒子在晶体摆动场中的运动方程化为具有阻尼项和受迫项的广义摆方程.利用Jacob椭圆函数和椭圆积分分析了无扰动系统的相平面特征,并解析地给出了系统的解和粒子振动周期; 进一步利用Melnikov方法分析相平面上三类轨道的分叉性质和进入Smale马蹄意义下的混沌行为,找到系统的全局分叉与系统进入混沌的临界条件.结果表明,系统的临界条件与它的物理参数有关,只需适当调节这些参数就可以原则上避免、抑制分叉或混沌的出现. 关键词： 晶体摆动场辐射 Melnikov方法 分叉 混沌     

带电粒子同超晶格的相互作用与系统的混沌行为

把超晶格“折沟道”对粒子的作用等效为形状相似的弱周期调制. 利用正弦平方势把粒子运动方程化为具有外周期弱调制的非线性微分方程，并利用Melnikov 方法分析了系统出现Smale 马蹄的临界条件. 预言了带电粒子同超晶格相互作用过程中, 系统可能出现的混沌行为, 为半导体超晶格材料的制备和半导体超晶格光磁电效应的研究提供了基本的理论分析. 关键词： 超晶格 非线性 微分方程 混沌     

沟道效应的运动阻尼与系统走向混沌的临界特征

利用正弦平方势,把粒子运动方程化为具有运动阻尼和周期调制的摆方程.利用Melnikov方法分析了系统的全局分叉和混沌行为，指出了沟道辐射本底增强和沟道效应的无规行为与混沌之间的相关性. 关键词： 沟道效应 摆方程 分叉 混沌     

双频激励下超晶格系统的混沌行为

假设超晶格“折沟道”对粒子的作用等效为形状相似的周期调制; 引入正弦平方势, 在小振幅近似下, 把粒子运动方程化为具有双频激励的Duffing方程。 用Melnikov方法分析了系统的混沌行为。 结果表明, 当外场为双频激励时, 系统将存在不同的次谐和超次谐分叉序列。 由于系统的混沌行为与系统参数有关, 于是, 只需控制材料组分、 或掺杂浓度, 就可望达到避免或控制混沌的目的, 为半导体超晶格的制备及其光磁电效应提供了理论分析。     

参数X射线辐射与旋转周期轨道的局域分叉

寻找新光源,特别是利用参数X射线辐射(PXR)、沟道辐射(CR)或晶体摆动场辐射(CUR)作为新的光源引起了人们极大关注。要成功获得这些新光源,粒子运动必须是稳定的。但是,由于辐射衰减、晶格热振动、电子多重散射和相互作用势的非线性等因素的影响,系统将产生退道、分叉、混沌等不稳定现象,从而对这些辐射的反射、衍射、聚焦和谱分布产生直接影响。讨论了旋转周期轨道的分叉对系统稳定性的影响。在经典力学框架内和偶极近似下,引入正弦平方势,把粒子运动方程化为了具有阻尼项、受迫项和常数力矩的广义摆方程。利用Jacobian椭圆函数和椭圆积分给出了系统的解和粒子运动周期,用Melnikov方法构造了旋转型周期轨道的Melnikov函数,并用这个方法分析了系统的局部分叉性质。结果表明,系统的临界条件与它的参数有关,只需适当调节这些参数,系统的分叉(或不稳定性)就可以原则上避免,从而进一步保证有效地输出PXR、CUR或CR辐射等。     

一类非线性相对转动系统的组合共振分岔与混沌

研究一类具有异宿轨道的非线性相对转动系统的分岔与混沌运动. 应用耗散系统的拉格朗日方程建立一类组合谐波激励作用下非线性相对转动系统的动力学方程. 利用多尺度法求解相对转动系统发生组合共振时满足的分岔响应方程并进行奇异性分析, 得到了系统稳态响应的转迁集. 根据相对转动系统异宿轨道参数方程, 求解了异宿轨道的Melnikov函数, 并给出了系统发生Smale马蹄变换意义下混沌的临界条件. 最后采用数值方法, 通过分岔图, 最大Lyapunov指数图, 相轨迹图和庞加莱截面图研究系统参数对混沌运动的影响.     

弯晶沟道的混沌行为

本文预言了在周期场作用下,弯晶沟道的混沌行为。分析了系统的全局分叉性质和出现Smale马蹄的参数条件,指出系统通向混沌的过程就是粒子的退道过程,而相的沟道效应和沟道辐射都将表现出内在的随机性,为定量解释沟道效应和沟道辐射的某些特征提供了一种可能的理论分析。 关键词：     

形(应)变超晶格的退道效应与系统的全局分叉

把超晶格"折沟道"对粒子的作用等效为形状相似的弱周期调制.利用正弦平方势把粒子运动方程化为具有外周期弱调制的非线性微分方程,导出了退道系数与晶格畸变的关系.利用多尺度法研究了系统的主共振和子共振,并利用Melnikov方法分析了系统的全局分叉和出现Smale马蹄的临界条件. The effect of deflected channel on particle motion is equivalent to modulation with a weak potential having a periodic same as the deflected channel has. The motion equation of a particle has been reduced to the nonlinear differential equation with a weak periodic modulation by using sine squared potential. The dechanneling fraction has been derived for a strained superlattice. The main resonance and sub resonance have been inverstigated by using multi scale method, a global bifurcation and the critic...     

压电材料双曲壳热弹耦合作用下的混沌运动

运用弹性力学有限变形基本理论推导出了压电材料双曲壳在外激力和温度场作用下的非线性振动方程和协调方程.通过Bubnov-Galerkin原理,得到该结构的非线性动力学方程.利用Melnikov方法,得到系统产生Smale马蹄变换意义下混沌的条件,用四阶Runge-Kutta法编写程序对系统进行数值求解,并绘制出相应的分岔图、Lyapunov指数图、相轨迹图以及Poincaré截面图,分析了温度场对压电材料双曲壳系统的非线性特性的影响.仿真结果表明,随着温度的升高,系统的混沌与周期区交替出现,温度场的改变可影响和控制系统的振动特性.     

Bifurcation and chaos analysis of a nonlinear electromechanical coupling relative rotation system

Hopf bifurcation and chaos of a nonlinear electromechanical coupling relative rotation system are studied in this paper. Considering the energy in air-gap field of AC motor, the dynamical equation of nonlinear electromechanical coupling relative rotation system is deduced by using the dissipation Lagrange equation. Choosing the electromagnetic stiffness as a bifurcation parameter, the necessary and sufficient conditions of Hopf bifurcation are given, and the bifurcation characteristics are studied. The mechanism and conditions of system parameters for chaotic motions are investigated rigorously based on the Silnikov method, and the homoclinic orbit is found by using the undetermined coefficient method. Therefore, Smale horseshoe chaos occurs when electromagnetic stiffness changes. Numerical simulations are also given, which confirm the analytical results.     

偶极场扰动与冷却效应对同步运动的影响

在同步加速器特别是冷却存储环中,偶极场扰动和冷却效应将会对粒子的Betatron振荡和同步振荡产生影响。 叙述了偶极场扰动对粒子同步运动的影响与高频相位调制等效, 重点研究了偶极场扰动与冷却效应同时存在的情况对粒子的同步运动产生的影响。 在经典力学框架内把粒子的同步运动方程化为广义的摆方程, 然后利用Melnikov方法对系统的稳定性进行了分析, 讨论了系统进入Smale马蹄混沌的物理意义,并导出了系统稳定的临界条件。根据稳定性判据, 给出了系统稳定性所需要的偶极场扰动的高频相位调制幅度和冷却系数的限制条件。 结果表明, 系统的稳定性与它的参数有关, 只需适当调节这些参数, 混沌便可原则上控制或避免。 The Betatron oscillation and the synchrotron oscillation for the particles are effected by the dipole field perturbation and the cooling effect. Both effects are considered in the paper and the synchrotron motion equation of the particle in the synchroton is reduced to the general pendulum equation in the classical mechanics frame. The stabilities of the system caused by dipole field perturbation and cooling are analyzed by using Melnikov method. The thresholds entered a Smale horseshoe chaos are derived in detail and the stability conditions for the system caused by dipole field perturbation and cooling are dicussed. The results show that the critical condition or the stability thresholds are related to the system parameters. The chaos or an instability can be avoided or controlled in principle by regulating some parameters of the system.     

耦合电路中的复杂振荡行为分析

讨论了两个非线性电路适当连接后的耦合系统随耦合强度变化的演化过程.给出了两子系统各自的分岔行为及通向混沌的过程,指出原子系统均为周期运动时,耦合系统依然会由倍周期分岔进入混沌,同时在混沌区域中存在有周期急剧增加及周期增加分岔等现象.而当周期运动和混沌振荡相互作用时,在弱耦合条件下,受混沌子系统的影响,原周期子系统会在其原先的轨道邻域内作微幅振荡,其振荡幅值随耦合强度的增加而增大,混沌的特征越加明显,相反,周期子系统不仅可以导致混沌子系统的失稳,也会引起混沌吸引子结构的变化. 关键词： 非线性电路 耦合强度 分岔 混沌     

准周期激励与应变超晶格的动力学稳定性

假设超晶格锯齿形沟道对粒子的作用等效为形状相似的周期场作用. 在经典力学框架内,引入正弦平方势,把粒子运动方程化为具有阻尼项和双频激励项的摆方程. 用Melnikov方法对单频激励系统的分叉与混沌进行分析;用Lyapunov方法对双频激励系统的稳定性进行讨论. 结果表明：在弱非线性情况下,双频激励系统存在局域不稳定,且这种不稳定将向全局扩展,直至混沌的出现;导致混沌的双频激励强度远小于单频激励强度;外加一个适当的超声场可望将这种敏感钝化,使系统的稳定性得到改善. 关键词： 超晶格 准周期激励 混沌 稳定性     

一类机电耦合非线性动力系统的混沌动力学特征

利用Silnikov定理,讨论了具有自动频率跟踪功能电磁振动机械系统的混沌特性.借助卡尔达诺公式和微分方程组级数解分别讨论了该系统的特征值问题和同宿轨道的存在性,进而比较严密地证明了该系统Silnikov型Smale混沌的存在性,并给出发生Silnikov型Smale混沌所需条件.利用数值模拟得到该类机电耦合系统的相轨迹图、Lyaponov指数谱和Lyaponov维数,进一步验证了该非线性系统存在奇怪吸引子. 关键词： 混沌系统 Lyapunov指数 Silnikov定理 耦合     

Construction and Verification of a Simple Smooth Chaotic System

This article introduces a new chaotic system of three-dimensional quadratic autonomous ordinary differential equations, which can display different attractors with two unstable equilibrium points and four unstable equilibrium points respectively. Dynamical properties of this system are then studied. Furthermore, by applying the undetermined coefficient method, heteroclinic orbit of Shil＇nikov＇s type in this system is found and the convergence of the series expansions of this heteroclinic orbit are proved in this article. The Shil＇nikov＇s theorem guarantees that this system has Smale horseshoes and the horseshoe chaos.     

Duffing系统的主-超谐联合共振

非线性动力系统极易发生共振,在多频激励下可能发生联合共振或组合共振,目前关于非线性系统的主-超谐联合共振的研究少见报道.本文以Duffing系统为对象,研究系统在主-超谐联合共振时的周期运动和通往混沌的道路.应用多尺度法得到系统的近似解析解,并利用数值方法对解析解进行验证,结果吻合良好.基于Lyapunov第一方法得到稳态周期解的稳定性条件,并分析了非线性刚度对稳态周期解的幅值和稳定性的影响.此外,由于近似解只能描述周期运动,不足以描述系统的全局特性,因而应用Melnikov方法对系统进行全局分析,得到系统进入Smale马蹄意义下混沌的条件,依据该条件以及主-超谐联合共振的条件选取一组参数进行数值仿真.分岔图和最大Lyapunov指数显示出两个临界值:当激励幅值通过第一个临界值时,异宿轨道破裂,混沌吸引子突然出现,系统以激变方式进入混沌;激励幅值通过第二个临界值时,系统在混沌态下再次发生激变,进入另一种混沌态.利用Melnikov方法考察了第一个临界值在多种频率组合下的变化趋势,并用数值仿真验证了解析结果的正确性.