超声激励ZTA陶瓷压痕裂纹扩展特性试验研究

针对超声激励对ZTA陶瓷压痕裂纹的影响进行试验研究,从力学角度探究其延性域加工表征的相关机理.通过超声激励作用下的压痕试验及SEM显微观察,对比普通与超声压痕裂纹尖端扩展情况,提出超声激励改变裂纹尖端的几何形态,使得裂纹扩展偏转分叉,而扩展路径的复杂化使得断裂表面能增加,形成能量耗散的增韧机制.经压痕法测得普通情况下的断裂韧性值低于超声振动下的断裂韧性值,约为68; ～85;.既印证了超声激励的增韧效果,也从力学理论角度解释了超声加工工程陶瓷材料延性域扩大这一现象.     

一种中高频激励下动力系统响应的级数展开改进算法

针对频率响应函数的级数展开法在中高频激励时计算发散的问题,提出一种新的级数展开改进算法.将系统的结构模态划分为低阶和截断的高阶模态,在模态叠加分析的基础上,将频率响应函数进行泰勒级数展开.根据高低阶模态对质量矩阵和刚度矩阵的耦合特性,用低阶模态及系统矩阵表达高阶模态对响应的影响.研究结果表明,该算法将频率响应函数的级数展开法扩展到高频激励和中频激励范围阶段,在非完备模态条件下提高了频率响应函数的计算精度,数值计算检验了该方法准确可靠并有很好的收敛性.     

一种新的随机减量函数的构造及分析

当外激励为均值为零的平稳随机过程时,系统输出响应的随机减量函数代表了系统的自由衰减振动.但当外激励不是零均值的平稳随机过程时,这种传统的随机减量函数在某些情况下,将不再具有上述性质.为进一步拓宽随机减量函数的应用范围,本文从分析Brown运动的随机过程的表征中得到启发,在传统的随机减量函数的基础上,提出一种新的随机减量函数的构造形式,并对同一系统在相同触发条件下,受不同外激励作用时的传统随机减量函数与新构造的随机减量函数进行了对比.数值计算和实验结果表明,当外激励为零均值的随机过程时,新旧随机减量函数在反映系统自由振荡的效果上基本相同,但在外激励为其他情况下,新构造的随机减量函数在性态和稳定性上明显优于传统随机减量函数.     

不确定动力系统平稳随机响应分析

由于设计、建造以及测量等诸多不确定因素的影响,通常的有限元力学分析模型只是原型结构的一种均值近似,采用随机结构模型是更为合理的.本文应用随机矩阵模拟不确定线性动力系统有限元模型中质量阵、阻尼阵和刚度阵的随机不确定性,并进一步建立此类非参数概率系统在平稳随机外载作用下动力响应的虚拟激励高效求解算法.数值结果表明,均值有限元模型和随机矩阵模型的动力响应具有很大的差异.对于精细制造,模型的随机性是不能忽略的,本文提出的算法为此类问题求解提供了一条有效途径.     

周期激励下广义蔡氏电路混沌运动中的概周期行为

由于广义蔡氏电路存在2个对称的稳定平衡点,周期激励可能导致系统出现相应于不同初值的2种共存的分岔模式. 概周期解由环面破裂进入混沌,混沌吸引子从相位不同步逐渐演化为同步,并进一步随着参数的变化,产生分裂现象. 分裂后的2个相互对称的混沌吸引子仍存在相位同步效应,这2个混沌吸引子再次相互作用后形成扩大了的混沌吸引子,并交替围绕2个子混沌结构来回振荡. 同时,在混沌过程中,其轨迹在相当长的一段时间内严格按照概周期行为振荡,即混沌结构中存在局部概周期行为,这种局部概周期行为随参数的变化会逐步减弱,直至消失.      

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.      

参数激励下静电驱动MEMS共振传感器的非线性动力特性研究

静电驱动微机电系统(MEMS)共振传感器因其结构简单、应用广泛等优点引起了研究人员广泛的关注,共振传感器件耦合系统在非线性静电力、压膜阻尼、参数激励下呈现出较复杂的非线性振动、不稳定性、分岔与混沌行为.提出参数激励作用下静电驱动微机电系统中梁式微结构共振传感器的动力学模型,采用多尺度方法对微系统的动力学方程进行摄动分析,探讨直流偏置电压、压膜阻尼和交流激励电压幅值对系统频率响应、共振频率的影响规律,结果表明:直流偏置电压和交流电压幅值都具有软化效应,且使共振频率漂移到较小的数值范围,压膜阻尼对共振频率的影响较小,但是增大压膜阻尼会使稳态振幅的峰值明显下降,为静电驱动微机电系统共振传感器的动力学分析与设计提供参考.     

自激励旋进射流的流场及换热模拟

本文使用大涡模拟模型对自激励旋进射流的内部流场和冲击平板换热的温度场进行数值模拟,得到了不同进口Re数和不同膨胀比情况下的旋进射流的内部流场和冲击平板的温度场,并在此基础上分析了不同进口Re数和不同膨胀比对换热Nu数的影响.数值模拟表明,在本文所研究的进口Re数和膨胀比的变化范围内可以得到自激励旋进射流,射流对加热平板的冷却具有不对称的特征,Re数和膨胀比的增加对Nu数都有影响.     

Collective Excitations and Nonlinear Dynamics of 1D BEC with Two- and Three-body Interactions in Anharmonic Traps

The collective excitations of low-dimensional Bose-Einstein condensates with two- and three-body interactions in anharmonic potentials are investigated. Using the standard variational approach, the governing equations of motions for the low-energy excitations are obtained by solving time-dependent Gross-Pitaevskii-Ginzburg equation, and the excitation spectrums are calculated in small amplitude limit. The frequency shift and nonlinear mode coupling induced by the anharmonic distortion （adding cubic, quartic, or quintic terra to a harmonic trap） are studied.     

Stability Analysis of an Inverted Pendulum Subjected to Combined High Frequency Harmonics and Stochastic Excitations

Stability of vertical upright position of an inverted pendulum with its suspension point subjected to high frequency harmonics and stochastic excitations is investigated. Two classes of excitations, i.e., combined high frequency harmonic excitation and Gaussian white noise excitation, and high frequency bounded noise excitation, respectively, are considered. Firstly, the terms of high frequency harmonic excitations in the equation of motion of the system can be set equivalent to nonlinear stiffness terms by using the method of direct separation of motions. Then the stochastic averaging method of energy envelope is used to derive the averaged Ito stochastic differential equation for system energy. Finally, the stability with probability 1 of the system is studied by using the largest Lyapunov exponent obtained from the averaged Ito stochastic differential equation. The effects of system parameters on the stability of the system are discussed, and some examples are given to illustrate the efficiency of the proposed procedure.