冲击渐进振动系统的双参数分岔分析

建立了冲击渐进振动系统的力学模型。分析了激振器和缓冲垫发生碰撞的类型,以及滑块渐进运动的条件。给出了系统可能呈现的四种运动状态的判断条件和运动微分方程。通过二维参数分岔分析得到在(ω,l)-参数平面内各点处,系统呈现的周期振动的类型。详细分析了1/1和2/1基本碰撞运动的分岔特点,以及系统参数、冲击速度和滑块渐进率之间的关联关系。1/1基本碰撞运动经周期倍化分岔产生2/2周期振动,经虚擦边分岔或多重滑移分岔产生2/1基本碰撞运动。2/1基本碰撞运动经实擦边分岔,虚擦边分岔或多重滑移分岔产生3/1基本碰撞运动。由于p/1(p=1, 2)基本碰撞运动的虚擦边分岔,使得p/1基本碰撞运动在向稳定的(p+1)/1基本碰撞运动转迁的过程中出现一个中间过渡区域。此外,在一定参数条件下,系统呈现1/1基本碰撞运动的概周期运动和周期泡现象。     

含间隙振动系统周期振动的多样性和转迁特征

以两自由度含间隙碰撞振动系统为研究对象,辨识周期振动的模式类型及其在双参平面内的发生区域和分布规律,揭示低频区域无冲击、基本冲击、颤碰和亚谐冲击等周期振动模式类型的多样性和转迁特征,以及擦边分岔点附近鞍结分岔的存在与位移振幅的变化形式之间的关系。在无冲击和基本冲击振动的边界线上存在若干具有自相似分形特征的舌形域。舌形域内亚谐振动的模式类型和分布具有规律性。由于擦边分岔的不可逆性,擦边和鞍结分岔线在相邻周期振动的发生区域之间形成迟滞域,并在舌形域的边界形成一个迟滞域群。相邻迟滞域边界线的横截相交点是奇异点,只有在奇异点,位移振幅连续变化,擦边分岔连续可逆。揭示了奇异点的二重擦边和倍化-鞍结余维二分岔特征。     

含间隙振动系统低频周期冲击振动的模式类型及分岔特征

研究了带有间隙-刚性约束(弹性约束)振动系统的低频振动特性,分析了系统低频范围内基本周期冲击振动和亚谐冲击振动的模式类型、多样性、参数平面内的分布规律及分岔边界特征。通过多目标、多参数协同仿真分析发现了相邻基本周期冲击振动相互转迁的不可逆性及其伴随的两类转迁区域-迟滞域和舌形域,研究了迟滞域和舌形域的形成和分布特征及舌形域内亚谐冲击运动的模式类型及规律特征,分析了基本周期冲击振动向非完整和完整颤冲击振动的转迁过程。     

一类对称约束碰振系统的余维二擦边分岔的存在条件EI北大核心CSCD

类似光滑系统的余维二分岔的分类方法,余维二擦边分岔被划分为三种类型,分别是擦边点退化、退化环擦边(非双曲)以及两个擦边事件同时发生。分析了一个二自由度对称约束的碰撞振动系统,得到了该系统第二类余维二擦边分岔的存在条件。考虑双侧擦边周期运动,理论推导出双侧擦边周期运动的存在性条件;利用不连续映射方法,得出1/1/n碰撞周期运动发生鞍结分岔和倍周期分岔的解析表达式;结合双擦边周期运动的存在性条件和1/1/n碰撞周期运动的分岔条件,推导出发生余维二擦边分岔时满足的解析表达式,并以周期1运动为例,给出了余维二擦边分岔点的分布。     

两自由度碰撞振动系统的两参数非光滑分岔EI北大核心CSCD

考虑塑性碰撞工况的两自由度振动系统,分析系统非光滑分岔的条件,辨识系统在两参数平面的周期运动模式及存在域,研究相邻周期运动的分岔特征及存在于(1,0,0)运动与(1,1,0)运动之间的迟滞域和亚谐包含域的动力学,揭示碰撞振动系统的余维一穿越、切换和多滑动分岔及余维二滑动分岔行为。塑性碰撞工况下,非黏滞型和黏滞型单冲击周期运动经穿越滑动分岔相互转迁。在亚谐包含域的边界线上存在一个窄迟滞域群,相邻迟滞域的连接点为二重擦边分岔点和倍化⁃鞍结分岔点。碰撞振动系统的切换滑动分岔和多滑动分岔都表现为隆起分岔,但是隆起在黏滞相的发生位置不同。两参数平面内,两条不同类型滑动分岔线的横截相交点为余维二滑动分岔点。     

小型振动冲击式打桩机的周期运动和分岔

用三维映射表示小型振动冲击式打桩机的动力学方程。借助理论分析与数值方法研究了小型振动冲击式打桩机周期n单冲击运动的存在性与稳定性,描述了周期n单冲击运动的特点,讨论了激振器与桩体擦边接触引起的Poincaré映射奇异性对小型振动冲击式打桩机周期运动与分岔的影响。通过数值仿真分析了两类周期n单冲击运动的转迁及混沌运动的形成过程。     

含碰撞和摩擦振动系统黏滞-黏着运动转迁机理研究EI北大核心CSCD

针对一类含碰撞和摩擦的单自由度振动系统,通过分析相空间内自由滑动、碰撞、黏着和黏滞四种不同性质运动的发生条件,结合四种不同的Poincaré映射截面对其周期运动进行辨识,研究参数域内系统周期运动分布规律。采用参数延续算法和胞映射算法,并结合系统稳定性判定条件,揭示了系统周期黏滞-黏着运动分布及转迁规律。研究结果表明:周期黏滞-黏着运动主要集中在低频小间隙区,系统向着周期黏滞-黏着运动转迁过程中,在擦边分岔(grazing bifurcation,GR)诱导下碰撞次数增加,碰撞速度逐渐减小,同时周期运动的周期带逐渐变窄;相邻周期运动转迁过程中主要受到GR、鞍结分岔(saddle node bifurcation,SN)和滑移分岔(sliding bifurcation,SL)的诱导,由于转迁相互不可逆性,形成GR-SN和(GR-SL)-SN等不同形式的多态共存区。系统间隙和恢复系数减小,黏滞-黏着运动频带变宽,起始点向高频方向延伸。     

含多刚性约束的两自由度振动系统的动力学特性分析

建立了含多刚性约束的两自由度碰撞振动系统的力学模型,给出了质块于各刚性约束面黏滞运动的条件。通过多目标、多参数协同仿真,在(ω,δ)-参数平面得到了系统周期运动的模式类型和分布区域。讨论了低频域内基本周期碰撞振动群的分布区域和转迁规律,相邻基本周期碰撞振动相互转迁的不可逆性产生了两类转迁区域:舌状域和带状迟滞域。该研究分析了舌状转迁域内亚谐碰撞振动的类型和形成机理,以及系统参数对于系统周期碰撞振动在(ω,δ)-参数平面上存在类型、分布规律、转迁特点的影响。     

带有双侧刚性约束的两自由度振动系统的动力学分析

研究了带有双侧刚性约束的两自由度受迫振动系统的动力学特性,推导了对称刚性约束振动系统对称型n-1-1振动的解析式及其Poincaré截面不动点的扰动映射,确定了不动点扰动映射的Jacobi矩阵,讨论了对称型n-1-1振动的不稳定性与局部分岔。基于多参数、多目标协同仿真分析揭示了振动系统低频域内基本周期冲击振动群、非完整颤振冲击振动、完整颤振冲击振动的特征及形成过程,探讨了相邻基本周期冲击振动相互转迁的不可逆性及其伴随的系列奇异点、迟滞转迁域和舌形转迁域的发生机理,发现了舌形转迁域内亚谐冲击振动的模式类型及特征规律。分析了带有非对称刚性约束的受迫振动系统在不同间隙阈值条件下周期、亚谐冲击振动的模式类型及发生区域,对比分析了带有对称和非对称刚性约束振动系统低频域内周期、亚谐冲击振动的模式类型、分布规律和分岔特征的异同性。     

含预紧弹簧碰撞系统的两参数动力学

考虑含预紧弹簧机械碰撞系统,构建由光滑流映射和不连续映射复合的Poincaré映射,给出Floquet乘子计算的数值方法。数值仿真系统在两参数平面的周期吸引子模式及其参数域,应用延拓打靶法和胞映射法研究周期1吸引子的分岔特征以及不连续擦边分岔、擦边和周期倍化诱导的分岔、亚临界周期倍化分岔和激变等不连续分岔行为,揭示迟滞域和亚谐包含域的形成机理。不连续擦边分岔在相邻1-m与1-(m+1)吸引子的转迁过程中产生迟滞域和亚谐包含域。然而,当预压量等于0时,擦边诱导的鞍结和周期倍化分岔分别产生迟滞域和亚谐包含域。研究结果能够为工程实际含预紧弹簧机械碰撞系统的参数设计与优化提供参考。     

分数阶单自由度线性振子双侧对称碰撞振动分析

基于含分数阶微分的单自由度线性双侧刚性碰撞模型,研究了双侧对称碰撞振动系统在简谐激励下的稳定性和分岔行为。利用平均法得到分数阶线性系统的等效刚度和等效阻尼,获得碰撞振动的稳态解;利用迭代法得到更精确的瞬态固有频率,从而获得碰撞振动的瞬态解。在此基础上,得到了双侧对称碰撞振动系统的近似解析解。根据近似解析解,分析了对称n-1-1周期运动的存在条件,并利用Poincaré映射研究了n-1-1周期运动的稳定性。详细分析了当外界激励频率、分数阶阶次和间隙变化时系统的分岔行为。分析结果表明,在双侧对称分数阶振动碰撞系统中,存在着擦边分岔、音叉分岔、倍周期分岔和混沌运动。     

两自由度含间隙弹性碰撞系统的颤碰运动分析

利用数值仿真方法,对一类两自由度含间隙弹性碰撞系统的动力学特性做了深入研究,分析了系统周期运动及其参数存在区域,并揭示了系统的颤碰运动特性。首先,详细分析了激振频率和系统间隙等关键参数对系统周期运动及存在区域的影响。其次,在小间隙低频工况下,数值计算了系统p/1周期运动序列及其存在区域。最后,得出随着激振频率的递减,p/1运动的碰撞次数p因擦边分岔而逐一增加,当p/1运动的碰撞次数p足够大时,系统呈现出颤碰特性,总结了系统由1/1周期运动到颤碰运动的转迁规律。     

含对称刚性约束振动系统的周期运动和分岔

研究了两类含对称刚性约束振动系统的周期运动和分岔。刚性约束导致两振动系统在简谐激振力作用下发生碰撞振动,并呈现不同的碰撞形式。对比两类系统的相关结果,讨论了间隙值和激振频率对两振动系统对称碰撞周期运动的稳定性和分岔的影响,分析了对称碰撞周期运动的分岔规律。对于较大的间隙值,激振频率的递减通常导致对称碰撞周期运动首先发生Neimark-Sacker分岔;对于较小的间隙值,激振频率的递减通常导致对称碰撞周期运动发生叉式分岔。研究了单周期对称碰撞运动、单周期反对称碰撞运动、单周期4-碰撞运动、倍周期4-碰撞运动和倍周期6-碰撞运动的Neimark-Sacker分岔。研究结果表明间隙值和激振频率的变化可能导致含对称刚性约束振动系统呈现复杂且形式多样的概周期碰撞运动。     

两自由度含弹性约束碰撞振动系统共存吸引子转迁控制研究

针对碰撞振动系统具有的吸引子共存现象,在不改变原碰撞系统平衡解结构的前提下,采用线性反馈控制方法研究了一类两自由度含弹性约束碰撞振动系统共存吸引子转迁控制问题。建立了两自由度含弹性约束碰撞振动系统的动力学模型,理论推导得到了系统n-1周期运动的存在条件;利用Floquet理论分析了系统的稳定性、分岔及引起吸引子共存的原因;通过设计合理的线性反馈控制器实现了系统共存吸引子的相互转迁;讨论了不同的控制开始状态和控制参数对控制性能的影响。仿真结果表明,所应用的线性反馈控制方法能有效控制此类非光滑碰撞振动系统共存吸引子之间的相互转迁。     

多自由度含间隙振动系统周期运动的Hopf-pitchfork余维二分岔

建立了多自由度含间隙振动系统对称型周期碰撞运动及Poincaré映射的解析表达式,讨论了该映射不动点的稳定性与局部分岔。应用映射的中心流形和范式方法,研究了映射在Hopf-pitchfork余维二分岔点附近的参数开折,揭示了含间隙振动系统在余维二分岔点附近的动力学行为。在该类余维二分岔点附近,不仅存在对称型周期碰撞运动、Hopf分岔和叉式分岔,还存在非对称型周期碰撞运动及其Hopf分岔。通过数值仿真研究了余维二分岔点附近含间隙振动系统对称型周期碰撞运动经叉式分岔和Hopf分岔向混沌的转迁过程。     

一类冲击钻进机械系统的动力学特性

建立了一类冲击钻进机械系统的动力学模型,分析了系统周期冲击运动的类型,给出了判定系统发生钻进运动的条件,并采用数值计算的方法分析了系统的动力学行为和系统参数对系统钻进效果的影响。结果表明：擦边分岔处是系统两种截然不同运动的“分界线”,“擦边”运动导致 运动转迁为 运动或形成复杂的长周期运动或混沌;当激振频率 在 周期运动的冲击速度峰值附近时,系统具有最大冲击速度和最佳钻进量     

齿轮-轴承传动系统擦边碰撞的动力学特性分析

齿面间的擦边碰撞是齿轮-轴承传动系统中一种特殊碰撞形式,可能会导致系统的动力学特性发生改变。为深入探究擦边碰撞对齿轮系统动力学特性的影响,基于频闪映射、齿面和齿背碰撞面Poincaré映射得到系统周期及啮合力变化规律,揭示齿轮副啮入、啮出冲击特性。并利用分岔图、啮合力变化图、相图和最大Lyapunov指数图(the largest Lyapunov exponent, TLE)分析擦边碰撞对系统动力学特性的影响。研究表明,擦边碰撞会引起系统动力学行为发生复杂的变化,导致系统运动和冲击状态发生改变。当啮合力突变点处TLE小于零时,系统周期保持不变而啮合力发生突变,但相轨迹的拓扑结构未发生变化。当啮合力突变点处TLE近似为零时,系统运动发生分岔,系统周期数和啮合力均发生改变。该研究揭示了齿轮-轴承系统擦边碰撞引起的一些复杂动力学现象,为系统的安全运行、优化设计等方面提供参考。     

一类分数阶分段光滑系统的非线性振动特性

分析了一类含分数阶的单自由度分段光滑系统的振动特性。建立了单自由度分数阶分段光滑系统的数学模型,采用平均法得到了系统的周期解,并与数值解进行了对比,二者吻合效果较好。分析了周期解幅频响应的跳跃现象及可能出现的鞍结分岔与擦边分岔,并利用数值仿真着重研究了分段刚度与阻尼、分数阶系数与阶次、分段间隙等参数对幅频响应及其稳定性的影响。基于奇异性理论对分岔方程进行了分析,得到了转迁集和系统分岔图,从而反映出该系统在不同参数区间的振动特性。     

两自由度含间隙和预紧弹簧碰撞振动系统动力学分析

研究了一类两自由度含间隙和预紧弹簧的碰撞振动系统动力学模型,建立了系统的Poincare映射,推导出了映射的Jacobian矩阵.研究了系统的周期和非周期运动,利用Lyapunov指数谱分析了系统的稳定性,用测试函数预测了系统发生"擦边"现象的参数范围;研究了系统的倍化序列和Hopf分岔过程因碰撞质块与约束"擦边"而中...