黏弹性传动带的横向非线性动力学特性

为了研究黏弹性传动带的横向非线性动力学特性,建立了黏弹性传动带在三维空间的横向非线性动力学方程,综合应用多尺度法和Galerkin离散法进行摄动分析,并得到了平均方程,数值模拟结果表明,黏弹性传动带系统存在周期和混沌运动。     

非线性粘弹性杆纵向激励下的混沌行为

本文基于Melnikov法对非线性粘弹性杆纵向激励下的动力学行为进行研究.首先,利用RitzGalerkin原理将杆纵振时的动力控制方程转化为非线性微分方程—Duffing振子方程;然后,通过Melnikov函数得到系统进入混沌的阈值.为了研究外部激励与混沌运动之间的关系,进行了一系列的数值计算,得到了以外激振幅为分岔参数的分岔图、X-T关系曲线图、X-X相平面图、庞加莱映射图以及对应的功率谱,从而具体描述了系统的动力学行为.研究表明:非线性粘弹性杆在纵振时由定常运动通过倍周期分岔进入到了混沌运动,其本构方程中的二次非线性项对系统的非线性动力响应影响较大;系统的混沌阈值随外激振幅的不断增大而逐渐减小.     

具有高次项非线性振动系统的分岔与混沌分析

对含有5次项非线性力的振动系统在简谐激励上的动态特性进行了渐近分析,得到了系统的主共振曲线方程;并对系统的分岔和混沌特性进行了数值研究,发现此类非线性振动系统具有倍周期分岔、阵发性分岔、倍周期倒分岔和混沌等复杂的动力学行为。     

利用非线性反馈控制一类振动系统的振动

研究一类带有黏性阻尼摆的振动系统的复杂动力学行为。通过拉格朗日方程和牛顿第二定律,建立此振动系统的动力学方程。借助相图、Lyapunov指数谱和分岔图研究系统的混沌行为,用非线性反馈控制方法对此类振动系统的运动状态进行控制,利用Matlab进行数值仿真。通过受控参数证明利用非线性反馈方法可以实现系统的混沌控制,系统的混沌行为得到了有效控制。     

考虑非线性动力效应的精密机床主轴回转精度模拟

研究了在转速改变情况下,机床主轴系统回转精度的非线性、非平稳特性,并以此模拟了机床主轴系统中非线性动力效应对其主轴回转精度的影响,且建立了一种主轴动态回转几何精度与非线性动力学效应的作用范式.以机床主轴系统的转速参数变化非线性动力学特性的分岔参数,模拟了主轴回转系统轴心轨迹图、相图、分岔图、庞加莱图等.通过建立考虑主轴支承系统非线性影响因素的动力学方程,分析了主轴系统转速变化对系统动态特性的影响.仿真结果表明,随着转速增加,系统出现2个混沌响应区域,进入混沌的主要途径是倍周期分岔.从理论上证明了通过选择合理的主轴工作转速,可提高机床主轴回转系统的运行稳定性.     

含无畸变传输线电磁系统中的非线性现象分析

建立了终端接二极管的含无畸变传输线无穷维电磁系统模型,利用特征法并结合系统边界条件得到了系统左端点处电压的Poincaré映射关系.应用非线性动力学理论分析了左端点处电压映射的定点稳定性及其动力学过程.结合数值仿真结果,详细分析了随参数变化系统发生的分岔与混沌现象,并对直流偏置电源对系统动力学行为的影响进行了研究.研究结果表明,在一定参数条件下,该电磁系统存在分岔、混沌、间歇性混沌等复杂的非线性动力学行为,直流偏置电源的存在加速了由倍周期分岔通向混沌的过程.     

非线性不平衡转子-轴承-密封系统的动力学行为研究

建立了同时考虑非线性油膜力和非线性密封力的转子-轴承-密封耦合系统的动力学方程,并采用数值模拟的方法对这个耦合系统的分岔和混沌行为进行了研究,通过系统响应随转子转速变化的分叉图和最大Lyapunov指数曲线图、一些典型的Poincare截面图、轴心轨迹图和时间响应图来反映系统响应从周期运动通过倍周期分岔,最后到达混沌的运动及其演变过程。     

有初始缺陷的FGM圆柱壳的非线性动力学分析

研究了有初始几何缺陷的FGM圆柱壳在面内载荷与横向载荷共同作用下的非线性动力学行为。材料组分的体积分数沿厚度方向呈幂律分布。基于Reddy的三阶剪切变形理论,运用Hamilton原理,推导出了FGM圆柱壳振动的非线性偏微分方程;利用Galerkin法离散控制方程,将偏微分方程离转化为常微分方程。为了准确地描述圆柱壳的非线性动力学行为,考虑到了对称模态。通过Runge-Kutta法进行数值仿真,研究了系统的非线性动态响应,并得到了分岔图、最大Lyapunov指数、相图和时间历程图。通过对比有2种不同类型缺陷的数值结果分析了缺陷类型和面内载荷对系统非线性动态响应的影响。     

Jeffcott碰摩转子系统混沌控制研究

根据Jeffcott碰摩转子系统的非线性动力学方程,利用Poincaré映射图和全局分岔图对系统的混沌行为进行了分析,采用距离空间上的不动点定理分析了混沌控制后的距离空间结构,并构造压缩映射实现混沌控制.用线性压缩映射和小波函数构成的非线性映射对Jeffcott碰摩转子中的混沌行为进行数值仿真,能够把系统控制到不动点或稳定周期轨道,研究结果为转子系统的故障诊断、振动控制及安全运行提供了理论参考.     

基于微分求积法分析粘弹性桩基的混沌效应

为了更好地研究预制基础桩的非线性动力特征及其它特性,考虑桩-土之间的摩擦影响,利用kelvin模型,建立在轴向荷载下粘弹性桩基的非线性振动动力学模型,通过力学模型分析得到结构的动力偏微分方程;运用微分求积法(DQM)将偏微分方程在空间域进行网格划分并离散化,进而导出粘弹性桩基的常微分动力方程;最后用matlab数值模拟得到不同桩基弹性模量下的相平面图、功率谱图、庞加莱截面图和时程曲线图.结果表明:在轴向荷载作用下粘弹性桩基会发生混沌运动,且桩基弹性模量越大桩基越容易发生混沌运动,同时更加直观形象地验证了混沌效应的基本特征.     

轴向运动黏弹性梁：积分—偏微分非线性组合参数共振

研究了轴向运动黏弹性梁积分-偏微分非线性组合参数共振。变速轴向运动梁的黏弹性本构关系引入了物质时间导数,考虑了由均匀轴向运动梁变形的影响而导致梁轴向伸长而引起的附加力,并以轴向张力平均值代替梁上各点的精确值,梁的横向运动由积分-偏微分非线性控制方程描述。应用渐近摄动法直接求解梁的控制方程并导出了当扰动速度的频率接近未扰系统任意两个固有频率之和时所发生的组合参数共振的稳态响应和振幅方程。运用微分求积法数值求解简支边界的轴向变速运动黏弹性梁的非线性控制方程,通过修正权系数矩阵处理了简支梁边界条件中的二阶偏导数为零的项。计算结果显示了相关参数对梁的稳态响应影响,数值解验证了解析结果。     

变速粘弹性传送带混沌运动

基于Kelvin粘弹性材料本构方程及带运动方程建立了同时具有速度和横向力扰动的粘弹性传送带非线性动力学模型。利用Galerkin's方法将系统简化为参数激励的单模态Duffering振子,并得到系统的音叉分岔点、同宿轨道;利用Melnikov函数法讨论了不同参数（如带稳态速度、扰动速度、扰动力、材料性能等）对系统混沌域的影响。结果表明：1)速度和力扰动同时存在时,混沌域位于第一象限一直线上方,且混沌域随速度扰动频率增加而变小,随力扰动频率增加而变大,当力或速度扰动频率不变时直线都过定点,与之对应不能通过改变力或速度扰动幅值改变混沌域;2）对速度低频扰动可通过增加带速度并保持较大扰动振幅避免混沌,对速度高频扰动通过减小带速度避免混沌;3）材料粘性增加混沌域变小,材料刚度增加混沌区域变增大。     

变速粘弹性传送带非线性动力稳定性与分岔

基于粘弹性材料本构方程及带运动方程建立变速粘弹性传送带非线性动力学模型;利用多重尺度理论讨论变速粘弹性传送带在不同情况下的非线性动力稳定性。研究表明：当传送带速度的波动频率远离0或系统固有频率2倍时,系统的振幅有界、相位为时间尺度的对数函数,并且当带的稳态速度接近系统临界速度时,非线性对系统的频率影响强烈;当传送带速度波动频率接近0时,系统振幅有界;当传送带速度波动频率接近系统固有频率2倍时,系统出现失稳与分岔现象。     

轴向运动带的横向与纵向振动分析

利用Hamilton原理,建立了轴向运动带横向和纵向自由振动的耦合动力学模型。基于Galekin方法对轴向运动带系统模型的状态变量作离散得到带有非线性项的常微分方程组。通过数值仿真,给出了轴向运动带的横向振动和纵向振动比较,轴向运动速度对带的横向振动和纵向振动影响,以及初张力对带的横向振动和纵向振动影响。     

轴向运动带的固有频率及振动分析

研究轴向运动带的固有频率及自由振动相关问题。利用Hamilton原理,建立了轴向运动带横向和纵向自由振动的耦合动力学模型。基于Galerkin方法对轴向运动带系统模型的状态变量作离散,得到带有非线性项的常微分方程组。通过数值仿真,给出了轴向运动带的一阶和二阶固有频率的变化,以及不同张力情况下频率比值随速度的变化,同时也对轴向运动速度对带的横向振动和纵向振动的影响进行了研究。     

高阶剪切变形理论下角铺设层合板的大挠度问题

本文根据Reddy的三阶剪切变形理论,导出了该理论下对称角铺设层合板非线性弯曲问题的控制微分方程组,并在四边固支边界条件下,用摄动法对上述微分方程组进行了求解。针对不同的层合板参数进行了大量的数值计算,并与经典弯曲理论下的结果进行了比较,得到一些有意义的结果。     

粘弹性阻尼结构的现代控制理论分析

将粘弹性阻尼结构看作一控制系统,分别用开尔文模型和标准固体模型模拟粘弹性阻尼器所产生的非线性力,将粘弹性阻尼结构的运动微分方程用状态空间法来描述,然后用ＭＡＴＬＡＢ中的ＳＩＭＵＬＩＮＫ工具箱进行动态仿真,得出粘弹性阻尼结构的动力反应,并给出一五层框架结构的实例分析。     

Stress distribution and fatigue life of nonlinear vibration of an axially moving beam

In this paper, the effects of the nonlinear vibration on stress distribution and fatigue life of the axially moving beam are studied.The parametric excitation of the flexible material is created by the pulsating moving speed. Three-to-one internal resonance condition is satisfied. The three-parameter model is adopted in the viscoelastic constitutive relation. The nonlinear vibration of the axially moving beam with parametric and internal resonance are studied by using the direct multiple scales method(MSM)with numerical simulation confirmation. Based on the approximate analytical solution, the distribution of tensile stress and bending stress on the axially moving beam is presented by adopting a V-belt as the prototype. Based on the maximum stable cyclic stress, the limit cycle response of the V-belt is utilized to evaluate the effect of the resonance on the fatigue life. Also, the influences of the internal resonance on the steady-state responses and the fatigue life of the V-belt are revealed. Numerical examples illustrate that large unwanted resonances occur and the second-order mode receives vibration energy from to the firstorder mode. The numerical results demonstrate that the nonlinear vibration significantly reduces the fatigue life of the V-belt.The fatigue life analysis method in this paper can be applied to the excited vibration of other axially moving systems and even static continuum.     

On two transverse nonlinear models of axially moving beams

Nonlinear models of transverse vibration of axially moving beams are computationally investigated. A partial-differential equation is derived from the governing equation of coupled planar motion by omit- ting its longitudinal terms. The model can be reduced to an integro-partial-differential equation by av- eraging the beam disturbed tension. Numerical schemes are respectively presented for the governing equations of coupled planar and the two governing equations of transverse motion via the finite dif- fer...