变加速动力学系统的广义高斯最小拘束原理

变加速运动在日常生活和工程问题中普遍存在.变加速动力学又称牛顿猝变动力学,因其在混沌理论和非线性动力学中的应用而获得广泛关注.高斯原理是一个具有极值性质的微分变分原理.因此,研究变加速动力学系统的广义高斯原理在理论和应用两方面都有重要意义.文章提出并研究变加速动力学系统的广义高斯原理.首先,引入急动度空间的广义高斯变分概念,将质点的达朗贝尔原理对时间求导数后与广义高斯变分点乘,并利用高斯意义下的理想约束条件,建立了变加速动力学系统的广义高斯原理.在此基础上,通过构造广义拘束函数建立并证明变加速动力学系统的广义高斯最小拘束原理,并给出原理的阿佩尔形式、拉格朗日形式和尼尔森形式.其次,研究原理对变质量力学的推广.从密歇尔斯基方程出发,将它对时间求导并与广义高斯变分点乘,建立了具有理想约束的变质量变加速动力学系统的广义高斯原理.通过构造变质量系统的广义拘束函数,建立并证明变质量力学系统变加速运动的广义高斯最小拘束原理.文中以开普勒-牛顿空间问题为例,利用所得的广义高斯最小拘束原理方法进行计算,验证了方法的有效性.     

湍流一般机理及其应用

本文综述了湍流机理发展中最重要的一些文章,包括:Brown-Roshko的混合剪切层中大尺度涡的发展;Perry和Chong的湍流边界层中A形涡结构的湍流机理;以及笔者提出的关于3维湍流场中涡结构的涡量脉动对流和扩散并存的一般机理。在一般机理基础上建立了判别流场的准则,列举了在固壁边界附近的猝发现象并展望它的未来应用。      

刚体动力学的拟变分原理及其应用

为了适应航天事业发展的需要,极有必要开展多柔体系统的理论分析.作为应用非保守系统的拟变分原理进行多柔体动力学的理论分析的组成部分,研究了刚体动力学的拟变分原理及其应用:建立了刚体动力学的拟变分原理,推导出刚体动力学的拟变分原理的拟驻值条件; 建立了刚体动力学的广义拟变分原理,说明了应用广义拟变分原理求得问题的解析解和数值解的途径; 最后,借助算例说明了应用变分方法来研究刚体动力学问题的优越性.      

并行加速的局部变分迭代法及其轨道计算应用

为满足航天工程对轨道计算精度和实时性的高要求,近年来发展出了可以通过大步长积分修正实现快速精确求解的积分修正类方法.积分修正类方法有可并行计算的特点,然而在串行计算环境下会受到计算资源的限制,无法充分发挥其可并行加速的优势.此外,合理的计算参数通常难以预先确定,也使积分修正类方法大步长快速计算的优势难以充分体现.针对以上问题,利用积分修正类方法可并行计算的特点,提出了并行加速的局部变分迭代法PA-LVIM,通过将传统局部变分迭代法LVIM的并行计算量均摊到多个计算节点上,显著提高了计算速度.此外,还使用根据系统状态二阶导数分布确定计算参数的打磨法优化了PA-LVIM的计算参数,进一步发挥了其大步长快速计算的优势.求解了三个经典的轨道递推问题,仿真结果表明, PA-LVIM的加速效果明显,且经打磨法优化计算参数后,其计算效率又进一步得到提高,将当前主流方法的计算效率提高了5倍以上.     

Lanczos向量叠加法的改进及其在高层结构动力分析中的应用

本文柔度法形成高层建筑结构的动力方程,在对现有Ｌａｎｃｏｚ向量叠加法改进后,建立了用改进的Ｌａｎｃｚｏｓ向量叠加法进行高层建筑结构的动力计算的具体步骤与原则。     

空间五杆机构的动力学分析

本文用旋量计算和对偶数矩阵法对空间机构进行动力学分析,在杆件上加惯性力后,应用达朗伯原理得到对偶动力学平衡方程。以空间ＲＣＲＣＲ五杆机构为例,说明系统动力学分析方法。     

关于弹塑性混合体的变分原理及其应用

关于彈性及塑性体力学的变分原理已有不少学者研究过(参看文献[1])。胡海昌在他的論文[1]中曾賦与了这些变分原理以相当廣泛的形式。但是研究彈塑性混合体的变分原理并把它们应用于具体問題的工作,就作者所知,还为数不多。由于在彈塑性混合体的力学問题中,彈塑性区域的分界事先是不知道的,因而用嚴格的方法求解这类問题遭遇到了巨大的数学困难。考虑到变分原理在彈性力学中应用时所获得的巨大成     

角速度张量及其应用

本文用旋转张量表示绕定点转动的刚体的角速度。给出计算刚体绕体轴系列、固定轴系列或体轴与固定轴交叉出现的一系列转动时其合成运动的角速度的统一公式。     

单侧变截面辊弯成型装备动力学建模与分析

机械系统的动力学建模与分析对深入研究和改善系统性能具有理论指导意义。针对四自由度单侧变截面辊弯成型装备,建立了该系统基于拉格朗日方程的动力学模型。通过求解系统微分方程组得到了驱动电机角加速度以及角速度的表达式。计算出在确定载荷下,该系统驱动电机的角加速度以及角速度的变化曲线,为伺服电机的控制以及系统的结构优化奠定了基础。     

单侧变截面辊弯成型装备动力学建模与分析

机械系统的动力学建模与分析对深入研究和改善系统性能具有理论指导意义。针对四自由度单侧变截面辊弯成型装备,建立了该系统基于拉格朗日方程的动力学模型。通过求解系统微分方程组得到了驱动电机角加速度以及角速度的表达式。计算出在确定载荷下,该系统驱动电机的角加速度以及角速度的变化曲线,为伺服电机的控制以及系统的结构优化奠定了基础。     

变加速动力学纵横

回顾了近20多年来变加速动力学和广义猝变动力学的研究状况．对该领域多学科交叉发展势态做了适当评述．变加速动力学和广义猝变动力学可能成为经典力学的一个新的生长点．     

On the equations of motion for accelerated frames

In this communication we present the equations of Euler generalized for the motion of a body in an accelerated reference frame using the generalized work-energy principle. The equivalence among the generalized Euler equation, the generalized Lagrange equation, and the generalized Kane equation are shown when applied to the motion of a body of a holonomic system that depend onn generalized coordinates. Therefore when the generalized coordinates can be reduced to two sets of independent coordinates, the generalized Euler equation can be split into two uncoupled equations that are not independent of each other.Universidade da Beira Interior, Covilhã, Portugal. Published in Prikladnaya Mekhanika, Vol. 31, No. 9, pp. 79–89, September, 1995.     

Calculation of accelerated motion of fluid in a tube

The results of calculation of accelerated flow of a fluid in a tube are compared with known experiments [1] in the laminar regime. The difference method was used to obtain a solution for unsteady axisymmetric flow that becomes steady over the length of the tube; this case was calculated earlier by Gromeka in the form of a series. An expression is derived for the coefficient of friction as a function of the Reynolds number Re and the acceleration of the fluid. The comparison reveals agreement between the results with an error not worse than 37%. However, the calculation gives a coefficient of friction proportional to Re to the power –1.5, whereas the experiment [1] reveals a weaker dependence proportional to Re to the power –1.15.Translated from Izvestiya Akademii Nauk SSSR, Mekhanika Zhidkosti i Gaza, No. 5, pp. 158–160, September–October, 1981.     

Dynamics of delay induced composite multi-scroll attractor and its application in encryption

Time delay feedback has been shown to produce chaos from non-chaotic systems. In this paper, besides the single and double scroll chaotic attractors, a new composite multi-scroll attractor is found in stable systems with time delay feedback. From the viewpoint of the local stability analysis, conservation analysis, Lyapunov exponent spectrum and power spectrum, the composite multi-scroll attractor is shown to be a hyper-chaotic attractor. The phase trajectory in the new composite hyper-chaotic multi-scroll attractor diverges in multiple eigen-directions, which improves the security of secure communication and chaotic encryption. A paradigm using the multi-scroll attractor for encryption is proposed, demonstrating its potential applicability.     

Dynamics of an AMB-rotor with time varying stiffness and mixed excitations

A rotor- active magnetic bearing (AMB) system with a periodically time-varying stiffness subjected to multi- external, -parametric and -tuned excitations is studied and solved. The method of multiple scales is applied to analyze the response of the two modes of the system near the simultaneous sub-harmonic, super-harmonic and combined resonance case. The stability of the steady state solution near this resonance case is determined and studied applying Lyapunov’s first method. Also, the system exhibits many typical nonlinear behaviors including multi-valued solutions, jump phenomenon, softening nonlinearities. The effects of the different parameters on the steady state solutions are investigated and discussed. Simulation results are achieved using MATLAB 7.0 program.     

具有不等刚度的动调陀螺的运动方程分析

利用理论力学知识,通过对转子和平衡环的受力分析及陀螺的运动状态分析,建立起考虑了不等刚度的动力调谐陀螺当壳体具有加速度和角速度时陀螺的运动方程,得到了不等刚度造成的干扰力矩表达式,讨论了各种壳体加速度和角速度情况下的陀螺漂移.分析结果表明,不等刚度对动力调谐陀螺的调谐条件没有影响.在线加速度条件下,不等刚度引起的干扰力矩与加速度的平方成正比;而在角加速度情况下,不等刚度不产生陀螺漂移.在设计、生产中尽量做到等刚度设计有助于减小陀螺的漂移.