非线性恢复力耦合的振动系统广义同步与参数识别

对于一类非线性恢复力无法精确解析表达的简谐激励振动系统，建立了由原系统非线性恢复力激振的派生系统.证明了派生系统与原系统可以达到广义同步.派生系统可以自动与激励力频率、大小变化的原非线性振动系统保持广义同步.证明了由派生系统的广义同步，可以识别出原系统的阻尼系数、激振力幅值与频率.由Duffing系统的仿真计算结果可以看出，这种方法是有效的，而且识别精度较高. 关键词： 非线性恢复力 广义同步 混沌     

双稳态压电能量获取系统的分岔混沌阈值

建立了双稳态压电能量获取系统动力学模型并且分析了系统的同宿分岔和混沌等非线性动力学行为.根据受压梁的双稳态特性,提出了等效双稳态压电能量获取系统的数学模型.基于Melnikov理论,获得了谐波激励作用下的能量获取系统关于同宿分岔的定性研究方法.通过优化系统参数,得到了发生同宿分岔的阈值曲线.数值结果显示系统在临界阈值处由单阱运动演变为双阱运动,验证了理论分析的有效性.结果表明Melnikov方法可为能量获取系统的参数设计提供有效的理论依据.     

动态多稳态压电风能俘能结构设计与实验验证

传统的线性颤振式风能俘能结构在变风速环境下转换效率不高。针对此问题，本文提出了一种动态多稳态颤振式压电俘能结构，可在较宽的风速范围内保持较高的电压输出。该结构由矩形平板、压电悬臂梁与3块永磁体组成，并通过磁吸力实现结构的多稳态。通过在不同风速下开展的能量转换特性实验研究，发现当风速较小时，该结构具有双稳态特性；而当风速较大时，会出现新的稳定位置，结构变为三稳态系统。这样的动态稳定位置，可以保证结构在很宽的风速范围内出现阱间跳跃，进而保持大的电能输出。实验结果表明，这种动态多稳态结构，风速在2.0m/s—7.5m/s区间变化时，能够激发并保持阱间跳跃，甚至相干共振，产生较大的电能输出。     

带碰撞双稳态压电俘能系统的俘能特性研究

双稳态俘能系统的运动常常会陷入单个势能阱中, 导致俘能效率降低. 为了解决这个问题, 本文提出了一类带碰撞的磁斥力双稳态压电振动能量采集系统. 建立了该碰撞双稳态系统的机电耦合方程, 分析了碰撞对双稳态系统动力学特性的影响. 研究了确定性激励和低强度随机激励下碰撞对系统响应特性和俘能效率的影响. 结果表明: 简谐激励下, 碰撞能够使得原双稳态系统的单阱小幅周期运动转变为双阱间的大幅运动, 从而有效地提高输出功率. 得到了低强度随机激励下, 不同碰撞间隙对系统动力响应特性和输出功率的影响规律. 对一个给定的随机激励, 存在一个最优的碰撞间隙, 此时碰撞能够将原双稳态系统单阱内的随机运动转化为频繁的双阱跳跃, 出现大幅值运动, 从而大幅提高了系统的俘能效率.     

考虑摆振的裂纹转子运动及阵发性混沌

在考虑含裂纹转子盘的摆振运动的情况 ,建立了盘的运动方程并进行数值求解。在裂纹很小时 ,横向振动是与转速相同的同频振动 ,而盘的摆振包含多种倍频成分。当裂纹较大时 ,横向振动会出现阵发性混沌。当摆振的幅值随时间不断增大到一定极限时 ,横向振动的稳定的周期或拟周期运动被打破 ,出现阵发性混沌。同时还出现通过拟周期进入混沌的现象。当裂纹很深时 ,会出现多个新的共振区 ,在此区域振幅迅速发散。盘的偏心距U的增大 ,会抑制混沌 ,使混沌运动锁定到周期运动     

杆件在偏心压力作用下的正应力及其强度计算讨论

杆件在偏心压(拉)力作用下的正应力及其强度计算问题在一般材料力学教科书中都有过专门的介绍,然而在这些介绍当中均没有考虑作用在杆件上的轴向外力在杆件弯曲变形中所引起的附加弯矩对正应力的影响贡献,本文在考虑这一影响贡献的基础上,推导出了计算杆件最大正应力的表达式,并与材料力学教科书中的未考虑上述影响的对应公式进行了比较,给出了二者之间的相对误差随载荷的变化规律,并说明了这种误差的影响范围。     

基于EMD方法的混沌时间序列预测

将经验模态分解(EMD)方法引入到非线性数据处理中，提出用EMD分解后的数据进行混沌预测的方法.通过Duffing方程和Lorenz系统的非线性响应预测实例表明，EMD分解后的信号和原始信号相比具有较小的最大Lyapunov指数，可提高预测时间和长时预测精度. 关键词： EMD 混沌 预测     

一类时变非线性振动系统的同步控制方法

对于一类非自治的非线性振动系统，设计了控制方法并建立了相应的派生系统，使得派生系统能与原系统达到同步.利用Lyapunov稳定性理论证明了两个系统在一定条件下可以达到同步，给出了耦合参数的选择条件.对于含参数激励与强迫激励的Mathieu方程以及拟周期激励的Duffing方程进行了实际的仿真计算，证明了派生系统可以与原系统的拟周期、混沌运动快速实现同步. 关键词： 派生系统 同步 差别方程     

转子系统振动的CSFDB主动控制实验研究

采用可控挤压油膜阻尼器作为主控元件,进行转子系统振动主动控制研究,设计开发了锥形可控挤压油膜阻尼器（Controllable Squeeze Film Damping Bearing,CSFDB).CSFDB的外环轴向位置通过专门设计的电液伺服系统来调节其平淡同的轴向位置对应不同的油膜间隙,使转子系统、CSFDB、电液伺 服系统形成一个闭环控制系统,即主动控制转子系统的振动,本文的实验研究工作内容有,CSFDB-转子系统振动特性实验研究;CSFDB-转子系统加、减速振动特性试验研究;转子系统振动的CSFDB主动控制实验研究。转子模型为一单盘悬臂转子,研究结果表明,CSFDB控制效果明显,所研制的控制仪工作可靠,能满足实时必研究;CSFDB外环位置调节系统设计思路可行,性能可靠避孕药推广应用前景。     

振动能量俘获专题序

振动能量俘获技术需要进行多学科交叉融合, 只有能量俘获结构与外接电路协同工作并形成自供能系统, 才能将环境或宿主结构的振动能量最终高效地转化为无线传感网络长久稳定的电能. 通过解决一些非常棘手的力学难题, 振动能量俘获系统的效率可以得到有效的提升, 这其中包括能量俘获结构设计、动力学建模、理论分析、力电耦合机理的研究等. 这是振动能量俘获技术在各个学科应用中所面临的挑战, 同时也是一个共同发展、相互促进的机遇. 通过突破振动能量俘获技术的瓶颈, 将能量俘获推向更广的商业应用平台. 为了提高振动能量俘获系统的效率及其实用性, 需要解决一些基本问题, 包括: (1)如何设计与环境或宿主结构振动特征相匹配的能量俘获结构？(2)如何建立振动能量俘获器的精确动力学模型？(3)如何揭示其中的力电耦合机理？(4)如何高效存储振动能量俘获器产生的能量？围绕上述问题, 《力学学报》组织了《振动能量俘获》这一专题. 由于篇幅限制, 该专题包含了3篇综述论文和11篇研究论文, 从侧面反映了国内科研人员在该方向上的一部分最新研究进展, 供读者参考.