机电非线性振动系统参、强联合激励的分岔

建立机电耦联非线性电机模型的数学方程：利用非线性振动理论中的非固定参数的渐近法，研究由电磁力激发的参数激励、强迫激励联合作用下非线性振动系统的动力学特性，由理论分析、数值计算得到系统的分岔转迁集和四种分岔响应曲线。在实验的基础上揭示各种电磁参数及机械参数对主参数共振的振幅、运动稳定性及共振曲线的拓扑结构的影响，同时显示系统的运动状态及其稳定域，分析结果为有效地控制电机的稳定运行提供依据。     

波纹辊轧机辊系主共振分岔控制研究

基于波纹轧制工艺与结构,利用检测装置对小型波纹辊辊系系统进行了振动特性分析。考虑了波纹轧制界面的非线性阻尼和非线性刚度,建立了波纹辊轧机辊系二自由度非线性主共振动力学方程,应用多尺度法求解了波纹辊轧机辊系在主共振情况下的幅频特性方程,采用奇异性理论和普适开折理论得到了波纹辊系统稳态响应的转迁集及相应的分岔曲线拓扑结构,通过设计非线性参数控制器来改变波纹辊辊系的稳态响应,减小了系统的响应幅值和消除了共振时的鞍结分岔。通过数值仿真验证了该控制器设计的正确性和可行性,为抑制波纹辊轧机的辊系振动提供了一定的理论指导。     

转子弯扭耦合振动非线性动力学特性研究

对Jeffcott转子的非线性弯扭耦合振动微分方程进行了理论分析，得出了在弯扭组合共振区内弯曲振动和扭转振动的频率特征，利用数值方法对转子系统在较宽的参数域内进行分岔研究，得出了弯扭组合共振为概周期运动的结论，求出了弯扭组合共振区与不平衡量之间的关系，分析结果为转子的安全运行和弯扭组合共振故障的判别提供了理论依据。     

受简谐激励弹簧测力机构的主共振与奇异性分析

应用拉格朗日方程，得到有阻尼弹簧测力机构在简谐激励作用下具有周期系数的非线性运动微分方程Duffing-Mathieu方程；根据非线性振动的多尺度法，求得系统满足主共振情况的一次近似解以及对应的定常解，并对其进行数值计算，分析激振力、谐调值、阻尼、弹簧刚度等对系统的影响。应用奇异性理论分析方法得到系统主共振稳态响应的转迁集和分岔图。揭示一些新的动力学现象。     

一类碰撞振动系统的概周期运动及混沌形成过程

基于Poincar啨映射方法和数值仿真,对一类双自由度碰撞振动系统单碰撞周期运动的稳定性与分岔进行分析。着重研究单碰撞周期运动在非共振和弱共振条件下的内依马克沙克分岔、强共振情况下的亚谐分岔、Hopfflip分岔和多碰撞周期运动的内依马克沙克分岔。通过数值仿真分析概周期碰撞运动向混沌运动的演化过程。     

转子运动激励下叶片的振动特性分析

研究了航空发动机叶片在转子运动激励下的非线性动力学特性,利用一阶活塞理论来计算气动力,考虑大变形所带来的几何非线性的影响,利用Hamilton原理建立了叶片的连续体模型,采用伽辽金法将叶片简化为单自由度模型,通过多尺度法导出了叶片在参数激励与强迫激励作用下联合共振幅频响应的一阶近似方程;分析了转子扭转角度的幅值、稳定转速、气体的来流速度以及叶片的形状参数对于叶片幅频响应特性的影响。通过解析和数值分析,表明以上的参数是促使叶片动力学行为发生变化的敏感参数。同时应用奇异性理论得到系统主参数共振-主共振稳态响应的转迁集和分岔图,并对低风速情况下的叶片进行了试验分析。     

多频激励下van der Pol系统主参数-组合共振

应用多尺度法分析了van der Pol系统受参数激励和多频强迫激励联合作用下的主参数-组合共振,求得了稳态响应的分岔方程,应用奇异性理论进行分析,得到了系统稳态响应的转迁集和分岔图,并分析了原系统参数对普适开折参数的影响。研究表明,该系统的稳态响应为—叉型分岔,激励幅值F1,F2和阻尼μ对普适开折参数的影响很大,通过调整F1,F2和μ可以很方便地控制解的分岔特性。     

受简谐激励载流导线的主共振—主参数共振

研究受简谐激励的二长直电流间载流导线的主共振-主参数共振问题,应用动力学方法建立载流导线受外部激励和安培力的Mathieau方程.根据非线性振动的多尺度解法,得到系统满足主共振-主参数共振情况的近似解以及对应的定常解,并对其进行数值计算.分析电流、张力、激励幅值、阻尼等参数对系统的影响,得到随参数变化响应曲线的变化规律.     

Winkler地基上四边自由矩形薄板的亚谐共振与奇异性分析

研究Winkler地基上四边自由矩形薄板的亚谐共振问题.按照弹性力学理论建立Winkler地基上四边自由受简谐激励作用矩形薄板的动力学方程.利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程.应用非线性振动的多尺度法求得系统满足1/3次亚谐共振情况时的一次近似解,并进行数值计算.分析激励、阻尼等对系统响应曲线的影响.应用奇异性理论对1/3次亚谐共振幅频响应方程进行奇异性分析,得到选取不同分岔参数时开折参数平面的转迁集和分岔图.     

温度场中桥面矩形薄板的主共振—主参数共振

为了研究温度场中桥面矩形薄板受简谐激励的主共振-主参数共振问题,应用弹性力学理论建立其动力学方程,应用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程.利用非线性振动的多尺度分析方法求得系统主共振-主参数共振的近似解,并进行数值计算.分析温度、激励等对系统主共振-主参数共振的影响.指出系统主共振-主参数共振幅频响应曲线具有双峰特点并呈M形状.     

非对称刚度转轴的参激共振和分叉分析

研究非对称刚度转轴的参激共振和分叉。用Hamilton原理导出运动微分方程 ,这是刚度系数周期性变化的参激振动方程 ,再用平均法求得平均方程 ,分叉响应方程和定常解。讨论了横截面的不对称性 ,外阻尼和非线性对幅频响应曲线的影响 ,最后用奇异性理论分析定常解的稳定性和分叉。     

磁悬浮轴承-转子系统的分岔与混沌特性

研究磁悬浮轴承-转子系统主共振情形时的非线性动力学行为。由Taylor级数展开得到非线性电磁力的表达式。用Lung-Kutta法计算系统的运动响应。借助Poincare影射和Lyapunov指数对系统的运动形态进行分析。结果发现了在主共振情形下系统中由环面破裂产生的混沌现象及之后的由倍周期分岔导致的混沌现象。     

1/2 SUBHARMONIC RESONANCE OF A SHAFT WITH UNSYMMETRICAL STIFFNESS

The 1/2 subharmonic resonance of a shaft with unsymmetrical stiffness is studied. By means of the Hamilton's principle the nonlinear differential equations of motion of the rotating shaft are derived in the rotating rectangular coordinate system. Transforming the equations of motion from rotating coordinate system into stationary coordinate system and introducing a complex variable, the equation of motion in complex variable form is obtained, in which the stiffness coefficient varies periodically with time. It presents a nonlinear oscillation system under parametric excitation. By applying the method of multiple scales (MMS) the averaged equation, the bifurcating response equations and local bifurcating set are obtained. Via the theory of singularity, the stability of constant solutions is analyzed and bifurcating response curves are obtained. This study shows that the rotating shaft has rich bifurcation phenomena.     

轴向运动矩形板的谐波共振与稳定性分析

针对轴向运动矩形薄板的非线性振动问题,在给出薄板运动的动能和应变能的基础上,应用哈密顿变分原理,推得几何非线性下轴向运动薄板的非线性振动方程。通过位移函数和应力函数的设定,并应用伽辽金积分法,得到四边简支边界约束条件下受横向激励载荷作用轴向运动薄板的达芬型振动方程。利用多尺度法对系统的非线性谐波共振问题进行求解,得到稳态运动下关于共振幅值的幅频响应方程。依据李雅普诺夫运动稳定性理论对定常解的稳定性进行分析,得到解的稳定性判别式。通过数值算例,得到不同横向载荷和轴向速度下共振幅值的变化规律曲线图以及对应的相图,讨论分岔点变化以及倍周期运动规律,分析横向激励载荷和轴向运动速度对系统非线性动力学行为的影响。     

基于分数阶阻尼的超磁致伸缩致动器非线性动力学研究

为进一步揭示超磁致伸缩致动器(Giant magnetostrictive actuator, GMA)系统非线性运动过程中的内在机理和动力学特征,基于分数阶微积分理论,将GMA动力学系统模型拓展至分数阶,建立含有分数阶阻尼的非线性GMA系统动力学方程,基于平均法分析系统主共振,得到系统的幅频响应方程;使用幂级数方法求解系统的数值解,通过Matlab数值模拟分析不同激励幅值和阻尼阶次对GMA系统的影响机理,从定性和定量的角度研究系统的分岔和混沌运动现象。结果表明：激励幅值和阻尼阶次对系统的幅频特性有显著影响;阻尼阶次对系统的分岔和混沌行为影响较大;不同阻尼阶次下由激励幅值变化引起系统的动力学行为相似但混沌区域不同。该研究有助于更好地了解GMA系统动力学特性,对工程实践中控制GMA系统稳定运行提供新的视角。     

旋转机械耦合传动系统参激振动分析与控制

以一类旋转机械传动系统的扭振为研究对象,考虑轴系时变刚度变化和非线性摩擦阻尼力的影响,根据Lagrange原理建立了一类旋转机械传动系统的耦合非线性动力学方程,利用多尺度方法推导出了系统的平均方程,并根据Hopf分岔理论给出了系统发生Hopf分岔的充要条件及周期运动稳定性的判别方法,分析了参数共振和内共振条件下系统的分岔特性。为抑制传动系统因亚临界Hopf分岔引起的失稳振荡,引入非线性反馈控制,对系统的Hopf分岔点进行转移并控制周期运动的稳定性和幅值。研究结果为非线性旋转机械参激振动的分析及控制提供了有效方法。     

准周期摄动Hamilton系统的Hopf分岔

简化Wiggins提出关于近Hamilton系统的Hopf分岔条件，并结合硬弹簧Duffing系统，研究该类系统的Hopf分岔行为，并用数值积分的方法验证结果的正确性。