附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器动力学特性研究

随着微机电科技的进步,利用环境振动进行系统自供电已经成为目前非线性动力学研究的热点.将质量-弹簧-阻尼系统与双稳态振动能量捕获系统相结合,提出了附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器,建立系统的力学模型及控制方程.通过数值仿真研究了简谐激励下质量比和调频比发生变化时附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器的动力学响应.通过与附加线性振子双稳态系统的对比,获得了上述参数对附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器发生大幅运动的影响规律,显示出附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器的优越性,并获得了附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器发生连续大幅混沌运动的最优参数配合.上述研究结果为双稳态电磁式振动能量捕获系统的相关研究提供了理论基础.     

势阱深度对双稳态电磁发电系统发电性能的影响研究

电磁式振动能量捕获技术从单稳态系统发展到多稳态系统,拓宽了响应频带,增大了输出电压,能够获得较好的发电性能.以附加线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器为研究对象,主要研究了势阱深度对双稳态系统发电性能的影响,并基于最优发电性能下的势阱深度,研究了双稳态系统结构参数中质量比与调频比对系统发电性能的影响.通过数值仿真结果说明,在外部激励频率为低频时:势阱深度较大时,双稳态系统的振子只能在一个阱内发生小幅振动运动;当势阱深度小到一定程度时,双稳态系统的振子跨过势垒在两个阱间内发生大幅混沌运动或周期运动,其优于小幅振动运动时的平均输出功率.通过数值模拟,得到双稳态系统具有较高的发电性能下的最优质量比、调频比以及阻尼比参数.     

基于扭转模态的角振动压电俘能器研究

以线性压电理论为基础,分析了压电陶瓷圆柱壳的扭转振动问题.由于压电陶瓷柱壳的扭转振动使得覆盖于柱壳两端的电极之间出现电势差,通过导线连接两电极与外负载,则圆柱壳在振动过程中所捕获的能量能有效地供给微电子器件工作.得到了输出电压、电流、能量、效率以及输出功率密度的解析表达式,并数值分析了这类压电俘能器的基本性能.结果表明,这种结构能够用作压电俘能器,将旋转机械能转化成为电能.     

Dynamics of Stochastic Ginzburg-Landau Equations Driven by Colored Noise on Thin Domains

This work is concerned with the asymptotic behaviors of solutions to a class of non-autonomous stochastic Ginzburg-Landau equations driven by colored noise and deterministic non-autonomous terms defined on thin domains. The existence and uniqueness of tempered pullback random attractors are proved for the stochastic Ginzburg-Landau systems defined on $(n+1)$-dimensional narrow domain. Furthermore, the upper semicontinuity of these attractors is established, when a family of $(n+1)$-dimensional thin domains collapses onto an $n$-dimensional domain.     

有界噪声参激一类三维系统的矩Liapunov指数

对于一类三维中心流形上受有界噪声参激的余维2分岔系统,计算了它的矩Liapunov指数．根据随机动力系统理论,首先建立了系统矩Liapunov指数求解的特征值问题,然后由奇异摄动法,得到了弱噪声展开的矩Liapunov指数的二阶渐近解析表达式和数值结果．接着进一步研究了有界噪声和系统参数对矩Liapunov指数和稳定指标的影响．结果表明:系统的随机稳定性有被有界噪声加强的可能性．     

近海圆柱形贮液罐的振动特性

本文主要研究近海圆柱形贮液罐振动特性,这是个典型液-壳相互作用体系的研究课题.文中提出的解析法,将液、壳轴向模态位移用同一完备正交级数表示,使液、壳振型解耦合.同时将液、壳振型函数分解为一个一致收敛级数和另一线性多项式,解决了振型级数的收敛性和可微性.这样就得到对应于不同液深、任意边界条件、受约束的近海贮液罐的耦合固有频率的精确值和相应振型分布.     

随机窄带噪声作用下非线性碰撞振动系统的稳态响应研究

研究了随机参激作用下一个非线性碰撞振动系统的随机响应.基于Krylov-Bogoliubov平均法,借助第一类改进的Bessel函数,得到了决定平凡解的几乎确定稳定性的最大Lyapunov指数.模拟结果发现,碰撞振动系统的最大Lyapunov指数特性不同于一般的非碰撞系统,其最小值为负.同时,在确定性情形下,得到了骨架曲线方程和不稳定区域的临界方程.进一步,利用矩方法,讨论了系统的一阶和二阶非平凡稳态矩,发现了碰撞振动系统中有频率岛现象的存在.最后,借助FokkerPlanck-Kolmogorov方程,利用有限差分法,讨论了碰撞振动系统中存在的随机跳现象.在随机强度较小时,稳态概率密度集中于响应振幅的非平凡分支;但是随着随机强度的增加,平凡稳态解的概率会变大.     

基于非线性能量阱的双频激励非线性系统减振

针对某型民用航空发动机双频带激励特点,建立了单自由度线性振子耦合非线性能量阱（nonlinear energy sink,NES）的动力学模型.根据典型双转子发动机在巡航状态下低、高特征频率比（1∶4.74）,为系统设定双频带简谐外激励.利用四阶Runge-Kutta算法,研究了耦合NES振子时系统的振动抑制特征,并从外激励频率对系统主振子动能、系统总体能量的影响等方面,与未耦合NES系统、耦合线性动力吸振器两种情况下的数值计算结果进行对比分析.研究结果表明NES对双频带外激励具有更好的振动抑制效果,用NES降低航空发动机振动有可行性.     

结构非线性风振的路径积分方法

通过引入相关脉动风速滤波,将结构非线性风振方程转变为Ito随机微分方程的形式;该方程的解过程具有Markov性质．在时域内将状态方程展开,利用其瞬时线性化随机方程的解析解,基于路径积分给出了结构非线性风振响应概率密度的形式解,得到了一种分析结构非线性风振响应的新方法．对桅杆算例的数值分析表明,该方法较线性频域分析方法和非线性时域积分方法具有更好的准确性和有效性．