Properties of acoustic resonance in double-actuator ultra-sonic gas nozzle: numerical study

The ultra-sonic gas atomization(USGA) nozzle is an important apparatus in the metal liquid air-blast atomization process.It can generate oscillating supersonic gas efflux,which is proved to be effective to enforce the atomization and produce narrow-band particle distributions.A double-actuator ultra-sonic gas nozzle is proposed in the present paper by joining up two active signals at the ends of the resonance tubes.Numerical simulations are adopted to study the effects of the flow development on the acoustic resonant properties inside the Hartmann resonance cavity with/without actuators.Comparisons show that the strength and the onset process of oscillation are enhanced remarkably with the actuators.The multiple oscillating amplitude peaks are found on the response curves,and two kinds of typical behaviors,i.e.,the Hartmann mode and the global mode,are discussed for the corresponding frequencies.The results for two driving actuators are also investigated.When the amplitudes,the frequencies,or the phase difference of the input signals of the actuators are changed,the oscillating amplitudes of gas efflux can be altered effectively.     

Modeling of stochastic modulated rattling system

Rattling vibration is an important noise source of gear-box. To control that noise, it is necessary to elaborate a mathematics-mechanical model on rattling gears. In this paper, a rattling system modulated by noise was investigated. Instead of performing the very tedious numerical calculation, a discrete stochastic model described by three dimensional mean mapping was established by means of the Non-Gaussian closure technique. Through the example, the chaotic stochastic behavior may be revealed. In comparison with deterministic model, the model developed in this paper is more approximate to practice and more available for acoustic investigation, so that it is suggested to be applied to modeling on rattling vibration.     

疲劳裂纹扩展寿命的随机模型

结合断裂力学的概念和随机过程理论，将疲劳裂纹扩展近似为连续型马尔可夫过程，对于相应的向后Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｋ方程和边界条件，采用本征函数法进行求解，以收敛的无穷级数形式表示出给定临界裂纹尺寸疲劳扩展寿命的分布函数。对两组实验数据，应用该文的方法进行了具体计算，理论结果和实验吻和良好。     

Duffing系统随机分岔的全局分析

应用广义胞映射方法研究了在谐和与随机噪声联合作用下的Dnmng系统的随机分岔现象．对于随机Dnmng系统，以吸引子形态的突然变化，描述一类随机分岔现象．数值结果表明，随着随机激励强度的逐渐增大，当随机激励强度通过临界值时，随机系统的吸引子与其吸引域边界(吸引域)上的鞍碰撞，发生分岔现象．比较结果表明，在同样的参数区域内，Lyapunov指数均为负值，也就是说，在Lyapunov指数意义下，无法发现这种随机分岔现象．     

非线性随机动力学与控制的哈密顿理论框架

近几年来,笔者提出与发展了随机激励的耗散的哈密顿系统理论,包括精确平稳解、等效非线性系统法、拟哈密顿系统随机平均法、拟哈密顿系统的随机稳定性与随机分岔、首次穿越损坏分析方法及非线性随机最优控制策略,从而构成了一个非线性随机动力学与控制的哈密顿理论框架.本文简要介绍这一理论框架.     

多自由度非线性随机系统的响应与稳定性

响应与稳定性分析一直是随机动力学研究的热点, 发展预测随机响应及判定系统响应性态的方法具有重要的科学意义与广阔的应用前景. 本文综述了有关多自由度非线性随机系统的响应与稳定性的研究. 首先简介用于随机系统响应预测的Fokker-Planck-Kolmogorov方程法、随机平均法、等效线性化法、等效非线性系统法和Monte Carlo模拟法, 评述其优缺点, 进而讨论了多自由度非线性随机系统响应的精确平稳解、近似瞬态解的研究现状. 然后介绍了随机系统稳定性分析的两类方法, 即Lyapunov函数法及Lyapunov指数法,并综述了多自由度非线性随机系统稳定性分析的研究现状. 最后给出几点发展建议.     

浮筏系统中的碰撞动力学离散模型(2):随机模型

本文建立了浮筏系统在部分冲击受损后形成的碰撞振动系统的离散动力学随机模型.在此随机模型中,浮筏系统的运动满足高斯分布,零部件的运动方程中的非线性是由于空隙单元产生,可以采用非高斯截断技术导出随机系统的平均碰撞庞加莱映射.实例分析指出,随机模型中由于增加了噪声的摄动,表现出的动力学特性比确定性模型更丰富,噪声的影响有时会增加零部件与设备之间的碰撞次数,也会抑制零部件与筏体之间的碰撞次数,噪声将增加系统动力学特性的复杂性.     

拟哈密顿系统非线性随机最优控制

主要介绍近十几年来拟哈密顿系统非线性随机最优控制理论方法及其应用的研究成果, 包括基于拟哈密顿系统随机平均法与随机动态规划原理的非线性随机最优控制基本策略, 即响应极小化控制、随机稳定化、首次穿越损坏最小化控制、以概率密度为目标的控制, 为将它们应用于工程实际而作的部分可观测系统最优控制、有界控制、时滞控制、半主动控制、极小极大控制的进一步研究, 以及综合考虑这些实际问题的非线性随机最优控制的综合策略, 非线性随机最优控制在滞迟系统、分数维系统等中的若干应用, 介绍与这些研究有关的背景, 并指出今后有待进一步研究的问题.     

薄板统计分析的随机边界元法

本文建立了分析含随机材料参数的薄板弯曲问题的随机边界元法。基于Ｔａｙｌｏｒ级数展开技术，分别得到了位移的均值和一阶偏差的边界积分方程，发现材料参数的随机性可作为一个等效的随机荷载处理，从而得到边界位移或边界力的均值和协方差，并进一步求出内点位移和力矩的均值和协方差，最后用本文方法计算了两个算例，并对结果进行了必要的分析。     

随机结构动力分析的递归聚缩算法

首先介绍了一种新型的随机结构动力分析方法：扩阶系统方法，然后建议了用于扩阶系统动力分析的速归聚缩算法．在不降低计算精度的条件下，递归聚缩算法可以大幅度地提高随机结构动力反应分析的速度，使关于扩阶系统动力分析的计算速度接近于相应的确定性结构系统的计算速度．从而，为随机结构分析的扩阶系统方法进入到实用阶段铺平了道路．     

结构随机动力稳定性的定量分析方法

提出了结构随机动力稳定性的定量分析方法,讨论了经典的随机动力稳定性概念,指出结构动力稳定性不仅与结构参数有关,也与作用在结构上的外部载荷密切相关,据此引入了一种判定结构动力稳定性的新准则,明确了结构随机动力稳定性的基本涵义.在概率守恒原理基础上,推导了概率耗散系统的广义概率密度演化方程.引入结构动力失稳的物理机制作为引起概率耗散的驱动力,利用概率耗散系统概率密度演化方程、可以方便获得结构响应的概率密度演化过程,从而定量求解结构的动力稳定概率.据此,可以定量评价结构系统依概率为1或依给定概率意义上的结构随机动力稳定性.采用本文所建议方法对典型结构动力系统进行了随机动力稳定性分析,并与蒙特卡洛方法计算结果进行对比.数值结果表明了所建议方法的有效性.      

大跨度结构随机地震响应

设水平或竖向地面运动是沿水平方向直线传播的平稳随机过程。对于按有限元离散化的一般三维结构,考虑地面运动的相位差,推导了计算其位移及内力响应功率谱密度的表达式。文中给出的对比例题表明,对大跨度结构考虑地震输入相位差的影响是十分必要的。     

有界噪声激励下Josephson系统的混沌运动

利用随机Melnikov方法分析了有界噪声激励下Josephson系统的运动,并运用均方准则得到了系统产生混沌的临界值。结果表明:有界噪声对系统混沌行为的产生起到了加速的作用;且有界噪声的强度越大,混沌吸引子的发散程度就越大。最后利用数值模拟得到系统的庞加莱映射,分析了在不同参数组合下系统庞加莱映射的特征。结果显示:当有界噪声中的一个参数发生改变,系统的庞加莱映射也会发生相应的改变;特别是有界噪声的激励强度增大时,系统庞加莱映射的发散程度也会随之增大。这从侧面验证了理论结果的正确性。     

非线性随机动力系统的稳定性和分岔研究

在随机动力系统中的分岔──噪声导致的跃迁行为，是一种有别于确定性系统分岔与混沌的独特的非线性复杂现象．本文全面评述非线性随机系统的稳定性问题、离出问题、随机动力系统理论和随机分岔等各项研究的发展历史、基本的思想方法以及主要的研究成果．     

随机最优控制方法识别动力学系统局部非线性

利用随机动态规划方法可以得到线性二次型高斯问题的最优控制解．基于这一结果与系统辨识问题最优控制解的概念,将动力学系统中局部非线性结构参数的辨识问题转化为求解对应线性系统的最优控制问题,利用线性系统随机最优控制的理论与方法,结合FSM（ForceStateMapping）方法,提出了识别动力学系统中局部非线性回复力类型及结构参数的新方法．所研究系统由大的线性子结构与一个或多个非线性子结构组成,其中线性结构的模型参数已知,待辨识量为局部非线性结构参数．     

三类随机系统广义概率密度演化方程的解析解

近年来逐步发展的概率密度演化方法理论为随机动力系统的分析与控制研究提供了新的途径.过去若干年来,已经发展了一系列数值方法如有限差分法、无网格法用于求解广义概率密度演化方程.但是,针对典型随机系统,关于这一方程解析解尚比较缺乏.本文以李群方法为工具,研究给出了Van der Pol振子、Riccati方程和Helmholtz振子3类典型随机非线性系统的广义概率密度演化方程解析解.这些结果,不仅可以作为检验求解广义概率密度演化方程的数值方法结果正确性的判别依据,也为概率密度演化理论的进一步深入研究提供了若干分析实例.      

STOCHASTIC OPTIMAL CONTROL FOR THE RESPONSE OF QUASI NON-INTEGRABLE HAMILTONIAN SYSTEMS~

A strategy is proposed based on the stochastic averaging method for quasi nonintegrable Hamiltonian systems and the stochastic dynamical programming principle. The proposed strategy can be used to design nonlinear stochastic optimal control to minimize the response of quasi non-integrable Hamiltonian systems subject to Gaussian white noise excitation. By using the stochastic averaging method for quasi non-integrable Hamiltonian systems the equations of motion of a controlled quasi non-integrable Hamiltonian system is reduced to a one-dimensional averaged Ito stochastic differential equation. By using the stochastic dynamical programming principle the dynamical programming equation for minimizing the response of the system is formulated.The optimal control law is derived from the dynamical programming equation and the bounded control constraints. The response of optimally controlled systems is predicted through solving the FPK equation associated with It5 stochastic differential equation. An example is worked out in detail to illustrate the application of the control strategy proposed.     

拟不可积Hamilton系统响应的随机最优控制

提出了一种基于拟不可积Hamilton系统随机平均法和随机动态规划原理的控制策略.它可以对受高斯白噪声激励的拟不可积Hamilton系统进行非线性随机最优控制,以使系统的响应最小化.利用拟不可积Hamilton系统随机平均法可以将受控的拟不可积Hamilton系统降维成一维的Ito随机微分方程.利用随机动态规划原理可以为系统响应最小化问题建立动态规划方程.在控制力为有界的条件下,从动态规划方程中可以确定出最优控制规律.受控系统的响应是通过求解与Ito随机微分方程相联系的FPK方程得到的,用一个例子阐述了这一随机最优控制策略的实施过程.     

带位移偶次方项非线性随机振子在位移参数激励下的概率解

论文用指数多项式闭合或EPC(Exponential Polynomial Closure)法分析了具非零均值响应的带位移偶次方项非线性随机振子在参数激励下响应的概率密度函数解.给出了求解过程并通过算例分析验证了指数多项式闭合法在此情况下的有效性.数值结果显示,指数多项式闭合法得到的响应概率密度结果与蒙特卡洛模拟的结果符合较好,尤其是在对系统可靠性分析起主要作用的概率密度函数尾部区域符合很好.     

多自由度强非线性耦合参激系统随机响应计算方法

本文采用非高斯矩闭合方法计算了一个含参数激振的二自由度强非线性耦合系统受随机激励的响应方差。用逐次消除法消除方程中的惯性耦合后推导出直到6阶的矩方程,采用中心累积量截断技术计算了白噪音激励下的响应方差,并与时域直接积分和数字模拟方法的结果进行比较,取得了一些有意义的结论。