黏弹性屈曲梁非线性内共振稳态周期响应

研究了内共振下简支边界屈曲黏弹性梁受迫振动稳态周期幅频响应.考虑Kelvin黏弹性本构关系,并通过对非平凡平衡位形做坐标变换,建立屈曲梁横向振动的非线性偏微分-积分模型.基于对控制方程的Galerkin截断,得到多维非线性常微分方程组.在前两阶模态内共振存在的条件下,运用多尺度法分析截断后的控制方程,利用可解性条件消除长期项,获得一阶主共振下的幅值与相角方程.通过数值算例以展示系统稳态幅频响应关系以及失稳区域,从而聚焦系统共振中存在的非线性现象,如跳跃现象、滞后现象,并讨论了双跳跃现象随轴向荷载的演化.通过直接数值方法处理截断方程,数值验证近似解析解,计算结果表明多尺度法具有较高精度.     

超临界输流管道3:1内共振下参激振动响应

研究了3:1内共振下输流管道在超临界领域的参激稳态响应.基于输流管道的非平凡静平衡位形,通过坐标代换得到超临界输流管道非线性振动的偏微分-积分控制方程.运用直接多尺度法,分析得到3:1内共振下输流管道参激振动响应的近似解析解,并用Galerkin截断法数值验证近似解析结果的可靠性.数值算例表明,内共振条件下输流管道系统不同模态间存在能量转移.通过近似解析结果预测了参激幅值对内共振条件下幅频响应曲线的影响.     

导电薄板的磁弹性组合共振分析

基于Mexwell方程,给出了导电薄板的非线性磁弹性振动方程、电动力学方程和电磁力表达式.在此基础上,研究了横向磁场中梁式导电薄板的磁弹性组合共振问题,应用Galerkin法导出了相应的非线性振动微分方程组.利用多尺度法进行求解,得到了系统稳态运动下的幅频响应方程,分析了组合共振激发的条件.根据Liapunov近似稳定性理论,对稳态解的稳定性进行了分析,得到了稳定性的判定条件.通过数值计算,给出了一、二阶模态下共振振幅随调谐参数、激励幅值和磁场强度的变化规律曲线图,以及系统振动的时程响应图、相图、Poincare映射图和频谱图,进一步分析了电磁、机械等参量对解的稳定性及分岔特性的影响,并讨论了系统的倍周期和概周期等复杂动力学行为.     

磁振子压电能量采集器的多尺度分析

根据磁振子压电能量采集器实验系统的数学模型,基于系统静平衡位形,引入坐标变换,建立相对位移的标准控制方程.利用Taylor级数展开法处理磁力非线性项,运用多尺度法近似解析分析,通过消除长期项获得可解性条件,并由此推导出稳态响应时的幅频关系.四阶Runge-Kutta方法用于数值计算受迫振动时间历程,数值算例给出了系统前两阶主共振下的稳态幅频响应关系及其失稳区域.结果表明多尺度方法所得到的一致有效解具有较高精度,可以为优化设计磁振子压电能量采集器提供理论依据.     

轴向变速运动弦线的非线性振动的稳态响应及其稳定性

研究具有几何非线性的轴向运动弦线的稳态横向振动及其稳定性．轴向运动速度为常平均速度与小简谐涨落的叠加．应用Hamilton原理导出了描述弦线横向振动的非线性偏微分方程．直接应用于多尺度方法求解该方程．建立了避免出现长期项的可解性条件．得到了近倍频共振时非平凡稳态响应及其存在条件．给出数值例子说明了平均轴向速度、轴向速度涨落的幅值和频率的影响．应用Liapunov线性化稳定性理论,导出倍频参数共振时平凡解和非平凡解的不稳定条件．给出数值算例说明相关参数对不稳定条件的影响．     

面内平动黏弹性板非线性振动的内-外联合共振

研究了同时存在受迫共振和1∶3内共振时的面内平动黏弹性板的横向非线性振动问题．板的黏弹性材料用Kelvin本构关系描述．基于系统的运动方程和四边简支的边界条件,对偏微分方程应用直接多尺度法建立了联合共振时的可解性条件．应用Routh-Hurvitz判据对系统幅频响应的稳定性进行了判别．给出了黏弹性系数、面内平动速度和激励幅值3个参数对幅频响应的影响．最后,应用微分求积数值方法验证了近似解析方法的结论.     

1∶2内共振情况下点阵夹芯板动力学的奇异性分析

内共振是一种典型的非线性动力学行为,点阵夹芯板在航空航天领域中有着广泛的应用背景.研究点阵夹芯板的内共振问题具有重要的理论及工程意义.在横向激励与面内激励联合作用下,基于四边简支点阵夹芯板的动力学方程,利用多尺度法得到极坐标形式的平均方程,进而化简成稳态形式的代数方程,研究其在1∶2内共振情况下的非线性动力学行为.该文利用推广的奇异性理论研究分叉问题,基于稳态形式的代数方程,计算出含有两个调谐参数、一个横向激励和一个面内激励这4个参数的限制切空间;在强等价的条件下,简化了稳态形式的代数方程;在非退化的情况下,计算出简化的代数方程的正规形;对于含有两个状态变量和4个分叉参数的一般非线性动力学方程的奇异性理论进行了推广;利用推广的奇异性理论得到正规形余维4的18个普适开折的表达式;计算出普适开折转迁集的表达式;这样清楚了点阵夹芯板受到小扰动,当分叉、滞后和双极限点产生时,调谐参数和激励参数之间的关系,数值仿真了转迁集和分叉图,结果表明在不同的分叉区域有不同的振动形式.     

压板松动时大型发电机端部绕组的主共振与分岔

研究了大型汽轮发电机定子端部固定绕组的压板松动时,位于两侧压板间某段绕组的振动问题．首先,采用分离变量法,给出了发电机运行时定子端部绕组区域的磁感应强度表达式,并给出了绕组所受电磁力及与松动压板间摩擦力的计算式．其次,建立了研究绕组非线性振动问题的力学分析模型,采用多尺度法对主共振情形进行了解析求解,推得了稳态运动下的幅频响应方程,并对定常解的稳定性及分岔奇异性进行了研究,得到了稳定性的判定条件及分岔方程的转迁集．最后,针对工程实际问题进行了计算,给出了相应的幅频响应曲线图,并进行了分析讨论．     

圆柱形容器中自由表面波的三波内共振相互作用

由Luke变分原理导出了圆柱形容器中自由毛细重力表面波的基本方程.首先对速度势和自由面波高作Galerkin展开,用多重尺度法导出了控制方程前二阶摄动方程,在此基础上讨论了三个波二阶内共振的非线性相互作用,导出了三波内共振的非线性耦合作用方程和守恒律.针对非退化的作用方程,分析了相平面上平衡点的位置,研究了参数对应共振与非共振的各种情况,在不同参数情况下求出二阶作用方程的稳态解并分析了解的稳定性态,还讨论了只在有限时间内有效的解.分析表明,在非退化情况下,由于初始条件不同,3个波之间能量传递的模式不尽相同,有可能能量在3波之间周期性传递,亦可能单波的能量有衰减或增长.     

两自由度非线性振动系统主参数激励下的分岔分析

本文给出了参数激励作用下两自由度非线性振动系统,在1:2内共振条件下主参数激励低阶模态的非线性响应.采用多尺度法得到其振幅和相位的调制方程,分析发现平凡解通过树枝分岔产生耦合模态解,采用Melnikov方法研究全局分岔行为,确定了产生Smale马蹄型混沌的参数值.     

移动载荷作用下轴向运动载流梁的参强联合共振

研究磁场环境中移动载荷作用下轴向运动梁的磁弹性参强联合共振问题.以轴向运动载流梁为研究对象,建立横向磁场中受移动载荷作用下梁的力学模型.应用Hamilton(哈密顿)原理,得到梁的非线性磁弹性振动方程.利用Galerkin(伽辽金)积分法和多尺度法,推得以移动载荷为变量的幅频响应方程.通过数值计算,绘制了振幅随调谐参数、拉力扰动幅值、移动载荷、磁感应强度的变化规律曲线图,分析了电流密度、磁感应强度、移动载荷等变量对参变系统动力学特性的影响.结果表明:系统呈现典型的参强联合共振特性;移动载荷、磁感应强度能够起到抑制共振幅值多值现象的产生.     

基于AP法的一类非线性机械动力系统的求解

用渐近摄动法分别一类机械系统的非线性运动控制方程1∶1、1∶2内共振主参数共振-1/2亚谐共振情况进行摄动分析,得到系统的平均方程.结果发现用渐近摄动法求得1∶2内共振的平均方程中会漏掉某些非线性项,而且内共振比值越大漏掉的项越多,由此可以看出渐近摄动法不适用于求解多模态之间内共振比值大的非线性动力学系统.     

弹性约束浅拱的非线性动力响应与分岔分析

浅拱采用竖向、转动方向弹性约束时,自振频率和模态与理想的铰支/固结边界存在差异,不同约束刚度将改变外激励下的非线性响应及各种分岔产生的参数域．由浅拱基本假定建立无量纲动力学方程, 采用在频率和模态中考虑约束刚度大小的方法,通过Galerkin全离散和多尺度摄动分析导出极坐标、直角坐标形式的平均方程, 其中方程系数与约束刚度一一对应．用数值方法分析了周期激励下竖向弹性约束系统最低两阶模态之间1∶2内共振时的动力行为, 所得结果与有限元的对比以及平均方程系数的收敛性证明了所采用方法是可行的．随着激励幅值、频率的变化存在若干分岔点,分岔发生时的参数分布与约束刚度值有关,在由分岔点连接的不稳定区或共振区附近,存在一系列稳态解、周期解、准周期解和混沌解窗口,且随参数的变化可观测到倍周期分岔．     

一类二阶非线性微分方程多点共振边值问题的可解性

讨论了一类二阶非线性微分方程多点共振边值问题,通过运用Mawhin连续定理,我们在一个较简单的条件下得到了问题的解的存在性结果.     

考虑地基耦合效应含裂纹中厚矩形板的非线性振动分析

基于Reissner板理论和Hamilton变分原理,建立了双参数地基上具有表面横向贯穿裂纹的中厚矩形板的非线性运动控制方程.在周边自由的条件下,提出了一组满足问题全部边界条件和裂纹处连续条件的试函数.且利用Galerkin法和谐波平衡法对方程进行求解,分析了考虑地基耦合效应的中厚矩形裂纹板的非线性振动特性.数值计算中,讨论了不同裂纹位置、裂纹深度、板的结构参数和地基物理参数对弹性地基上具裂纹的四边自由中厚矩形板的非线性幅频响应的影响.     

轴向运动三参数黏弹性梁弱受迫振动的渐近分析

研究了轴向运动三参数黏弹性梁的弱受迫振动．建立了轴向运动三参数黏弹性梁受迫振动的控制方程．使用多尺度法渐近分析了运动梁的稳态响应,导出了解稳定性边界方程、稳态振幅的表达式以及稳态响应非零解的存在条件．依据Routh-Hurwitz定律决定了非线性稳态响应非零解的稳定性．     

非线性加权V时标动态方程共振问题的可解性与多解性

基于对应线性问题的谱结构,对一类非线性加权V时标动态方程共振问题,在允许非线性项无界,但是次线性增长的前提下,获得了符号条件下一个解和多个解的存在性,所用的研究方法是含参紧向量场的解集连通理论.     

流体诱发水平悬臂输液管的内共振和模态转换(Ⅱ)

基于得到的水平悬臂输液管非线性动力学控制方程,详细研究了由流速最小临界值诱发的3∶1内共振．通过观察内共振调谐参数、主共振调谐参数和外激励幅值的变化,发现在内共振临界流速附近,流速导致系统出现模态转换、鞍结分岔、Hopf分岔、余维2分岔和倍周期分岔等非线性动力学行为,对应的管道系统的周期运动失稳出现跳跃、颤振和更加复杂的动力学行为．通过理论结果与数值模拟比较,表明了理论分析的有效性和正确性．     

一类单自由度非自治系统的非线性振动

本文用奇异摄动理论多尺度法的导数展开法[1],求解了在微粘性阻尼作用下,连结在一个非线性弹簧上的一个质点的受迫振动方程.研究的是四次非线性问题,讨论了四种情况:非共振的软激发;非共振的硬激发;共振的软激发;共振的硬激发.     

一类具有组合非线性项的分数阶方程的多重解（英文）

本文研究一类具有组合非线性项的分数阶Laplacian方程,在共振与非共振情形下,运用山路理论、Morse理论、Ekeland变分原理,建立了5个非平凡解的存在性结果.