具有局部非线性动力系统周期解及稳定性方法

对于具有局部非线性的多自由度动力系统，提出一种分析周期解的稳定性及其分岔的方法该方法基于模态综合技术，将线性自由度转换到模态空间中，并对其进行缩减，而非线性自由度仍保留在物理空间中在分析缩减后系统的动力特性时，基于Ｎｅｗｍａｒｋ法的预估－校正－局部迭代的求解方法，与Ｐｏｉｎｃａｒé映射法相结合，推导出一种确定周期解，并使用Ｆｌｏｑｕｅｔ乘子判定其稳定性及分岔的方法     

非线性动力系统多重周期解的伪不动点追踪法

提出一种求解非线性动力系统多重周期解的新的思路和方法（伪不动点追踪法）;这一方法由寻找非线性动力系统同时存在的各个周期解间的联系入手;引入一个反映系统全局瞬态信息的标量函数,将非线性动力系统求各个周期解的问题转化为此标量函数的寻优问题．文中以布鲁塞尔振子及轴承转子系统为例。顺序求得了Ｔ,３Ｔ,４Ｔ,…周期解,从而得到了一些新的现象和结论     

减缩误差与减缩基矢量

对于线性或非线性系统振动方程，可采用自由度减缩降低其规模，再运用Ｎｅｗｍａｒｋ方法或Ｎｅｗｍａｒｋ－Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ方法求解其动态响应，关键在于如何挑选合适的减缩基矢量，并了解减缩的影响。对于一般线性减缩变换，本文通过比较变换前后分别得到的位移响应，给出了误差表达式。     

非线性动力系统多重周期解的 伪不动点追踪法1)

提出一种求解非线性动力系统多重周期解的新的思路和方法(伪不动点追踪法),这一方法由寻找非线性动力系统同时存在的各个周期解间的联系入手,引入一个反映系统全局瞬态信息的标量函数,将非线性动力系统求各个周期解的问题转化为此标量函数的寻优问题.文中以布鲁塞尔振子及轴承转子系统为例,顺序求得了T, 2T, 4T,…周期解,从而得到了一些新的现象和结论.     

多自由度非线性系统的同伦分析方法

大部分工程实际问题可以用多自由度非线性系统来描述,这些系统的数学模型是许多个耦合的两阶常微分方程.一般地,要精确求解这些方程非常困难,因此可以考虑它们的解析近似解.同伦分析方法是解非线性系统响应的有用工具,本文将它应用于多自由度非线性系统的求解中.利用求两自由度耦合van del Pol振子周期解的实例,展示了同伦分析方法的有效性和巨大潜力.同时,把得到的解析近似解与系统的Runge-Kutta数值解作了比较,结果表明同伦分析方法是求解多自由度非线性系统的有效方法.     

齿轮－转子－滑动轴承系统时变非线性动力特性研究

本文应用求周期解的数值计算方法─—打靶法和判定周期解稳定性的Ｆｌｏｑｕｅｔ乘子研究了齿轮－转子－滑动轴承系统中齿轮啮合时变刚度，滑动轴承非线性特性对转子系统不平衡响应和失稳的影响，并比较了平衡位置失稳和不平衡响应周期解失稳，以及按双轴计算与单轴计算结果的差别，为工程设计理论计算提供基础。     

齿轮—转子—滑动轴承系统时变非线性动力特性研究

本文应用求周期解的数值计算方法－打靶法和判定周期解稳定性的Ｆｌｏｑｕｅｔ乘子研究了齿轮－转子－滑动轴承系统中齿轮啮合时变刚度，滑动轴承非线性特性对转子系统不平衡响应和失稳的影响，并比较了平衡位置失稳和不平均响应周期解失稳，以及按双轴计算与单轴计算结果的差别，为工程设计理论计算提供基础。     

一种新的求解非线性系统周期解方法

本文利用切比雪夫多项式的若干良好性质,对非自治强非线性动力系统进行分析。将状态矢量在主周期上先展开谐波级数的形式,再将各谐波展开为切比雪夫多项式的形式,从而将求周期解的问题转变为非线性代数方程组的求解问题,得出一种可以方便、迅速地获得近似周期解的解析方法。此方法不依赖于小参数假设,可以用于分析强非线性问题和高维问题,而且对参数激励系统同样有效。以Duffing系统周期解的计算为例,通过与标准谐波平衡方法和四阶Runge-Kutta数值积分结果比较,说明此方法的有效性。     

基于可观测状态的轴承-转子系统周期解计算及稳定性分析

分析了轴承-转子系统的稳定性和分岔,基于系统可观测状态信息给出1种求解系统周期解及识别周期解稳定性的方法,同时将该方法与Floquet理论相结合分析系统周期解的稳定性及失稳分岔形式,将转速作为分岔参数分析系统响应的周期、拟周期、多解共存和跳跃现象.结果表明,采用该方法计算系统周期解及稳定性时,利用系统可观测稳态和瞬态信息,即可求解出系统Jacobian矩阵而无需实时求解轴承非线性油膜力的Jacobian矩阵.与传统PNF方法相比,该方法不仅具有很高的精度而且可以节约计算量,同时可以预测追踪随控制参数变化的系统周期解及其稳定性,可用于指导轴承-转子系统的非线性动力学设计.     

强非线性振动系统周期解的能量迭代法

对于完全强非线性系统：x^.. g(x) f(x,x^.)x^.=0,提出求周期近似解析解以及这些解的稳定性的新方法。式中，g(x)、f(x,x^.)x^.分别是x,x、x^.的非线性函数。方法是基于能量原理，求出其一次近似解析解，然后引进牛顿迭代思想，得到周期系统数微分方程，最后根据谐波平衡原理及最小二乘法求其高次近似解，高次近似解的表达式由计算机辅助推导。计算参考文献[2]和[3]中的例题，令其中ε=1，研究该完全强非线性系统的周期解及其稳定性，本文方法与龙格-库塔数值法算得的结果对照如图1-3所示，它们表明本文方法不仅有效而且精度较高。     

多自由度转子-轴承系统周期运动分岔及稳定性研究

建立考虑诸多因素的转子-轴承系统多自由度模型,将与Newmark结合的打靶法应用到多自由度转子-轴承系统的周期稳定性分析中。着重研究了转子-轴承系统失稳转速随系统偏心量、轴承间隙、润滑油动力粘度以及轴承长径比的变化规律,研究结果表明:提高系统偏心量、减小轴承间隙、增大润滑油动力粘度以及选择适当的轴承长径比均能提高转子-轴承系统的失稳转速;对于不同的参数值,系统表现出不同的分岔规律,系统发生半速涡动时表现为倍周期分岔或拟周期分岔,发生油膜振荡时则表现为拟周期分岔。     

具有裂纹-碰摩耦合故障转子-轴承系统的动力学研究

以非线性动力学和转子动力学理论为基础，分析了带有碰摩和裂纹耦合故障的弹性转子系统的复杂运动，在考虑轴承油膜力的同时构造了含有裂纹和碰摩故障转子系统的动力学模型。针对短轴承油膜力和碰摩-裂纹转子系统的强非线性特点，采用Runge-Kutta法对该系统由碰摩和裂纹耦合故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究，发现该类碰摩转子系统在运行过程中存在周期运动、拟周期运动和混沌运动等丰富的非线性现象，该研究结果为转子-轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供理论参考。     

非线性转子系统周期响应的分析

基于时域的时间有限元法,将描述转子系统动力学特征的非线性微分方程组离散成一组非线性代数方程,然后应用吴消去法的特征列思维对所得到的非线性代数方程组进行降维求解,进而得到待求节点位移响应的解形式,并据此对一具有非线性支撑的柔性Jeffcott转子模型响应的性质进行了分析。     

非线性系统周期强迫不平衡响应的稳定性分析

多自由度强非线性系统是工程实际中经常遇见的一类模型,利用非线性动力学分析中的打靶法求解该类系统的周期解,并对Flopuet主导特征值判断周期解的失稳方式,利用该方法对旋转机械中的一个具体模型;双盘县臂柔性转子-非同心型挤压油膜阻尼器（SFD）系统周期强迫不平衡响应的稳定性和分岔行为进行了分析,分析表明,在该系统中存在着第二Hopf分岔、倍周期分岔、鞍-结分岔三种分岔形式。     

Nonlinear dynamic analysis of a quarter vehicle system with external periodic excitation

In this paper, a nonlinear dynamic model of a quarter vehicle with nonlinear spring and damping is established. The dynamic characteristics of the vehicle system with external periodic excitation are theoretically investigated by the incremental harmonic balance method and Newmark method, and the accuracy of the incremental harmonic balance method is verified by comparing with the result of Newmark method. The influences of the damping coefficient, excitation amplitude and excitation frequency on the dynamic responses are analyzed. The results show that the vibration behaviors of the vehicle system can be control by adjusting appropriately system parameters with the damping coefficient, excitation amplitude and excitation frequency. The multi-valued properties, spur-harmonic response and hardening type nonlinear behavior are revealed in the presented amplitude-frequency curves. With the changing parameters, the transformation of chaotic motion, quasi-periodic motion and periodic motion is also observed. The conclusions can provide some available evidences for the design and improvement of the vehicle system.     

复杂机构的控制与结构同步优化设计

本文研究了非线性机构控制与结构同步优化设计问题。提出了一种复杂系统敏度分析的数值求解方法,该方法首先通过滑模控制器将非线性动力学方程化简为一个线性微分方程;然后,利用Newmark积分法,获得系统对设计变量敏度的数值解;最后,以Stewart平台为例,介绍了该方法的应用过程。数值结果说明了方法的有效性。     

磁浮轴承转子系统的响应特性研究

针对非线性磁浮轴承转子系统的特点,建立了刚性磁浮轴承转子系统的非线性动力学方程。运用多尺度法研究了系统主参激共振的一次、二次近似稳态响应。结果表明,二次非线性项对系统稳定性有重要影响。为更好控制磁浮轴承转子系统运行状态提供了理论参考。     

Fault diagnosis of a rotor bearing system using response surface method

Dynamic analysis of a high-speed rotor bearing systems is challenged by their highly nonlinear and complex properties. Hence, an approximate response surface method (RSM) is utilized to analyze the effects of design and operating parameters on the vibration signature of a rotor-bearing system. This paper focuses on accurate performance prediction, which is essential to the design of high performance rotor bearing system. It considers distributed defects such as internal radial clearance and surface waviness of the bearing components. In the mathematical formulation the contacts between the rolling elements and the races are considered as nonlinear springs, whose stiffnesses are obtained by using Hertzian elastic contact deformation theory. The governing differential equations of motion are obtained by using Lagrange's equations. In terms of the feature that the nonlinear bearing forces act on the system, a reduction method and corresponding integration technique is used to increase the numerical stability and decrease computer time for system analysis. Parameters effects are analyzed together and its influence considered with DOE and Surface Response Methodology are used to predict dynamic response of a rotor-bearing system.     

Fluid–structure interaction modelling of nonlinear aeroelastic structures using the finite element corotational theory

The application of the finite element corotational theory to model geometric nonlinear structures within a fluid–structure interaction procedure is proposed. A dynamic corotational approximately-energy-conserving algorithm is used to solve the nonlinear structural response and it is shown that this algorithm's application with a four-node flat finite element is more stable than the nonlinear implicit Newmark method. This structural dynamic algorithm is coupled with the unsteady vortex-ring method using a staggered technique. These procedures were used to obtain aeroelastic results of a nonlinear plate-type wing subjected to low speed airflow. It is shown that stable and accurate numerical solutions are obtained using the proposed fluid–structure interaction algorithm. Furthermore, it is illustrated that geometric nonlinearities lead to limit cycle oscillations.     

Nonlinear analysis of a rub-impact rotor supported by turbulent couple stress fluid film journal bearings under quadratic damping

This work reports a numerical study undertaken to investigate the dynamic response of a rotor supported by two turbulent flow model journal bearings with nonlinear suspension and lubricated with couple stress fluid under quadratic damping. This may be the first time that analysis of rotor-bearing system considered the quadratic damping effect. The dynamic response of the rotor center and bearing center are studied. The analysis methods employed in this study are inclusive of the dynamic trajectories of the rotor center and bearing center, power spectra, Poincaré maps and bifurcation diagrams. The maximum Lyapunov exponent analysis is also used to identify the onset of chaotic motion. The modeling results provide some useful insights into the design and development of rotor-bearing system for rotating machinery that operates at highly rotational speed and highly nonlinear regimes.