碰撞振动系统四阶共振下的Hopf分岔和次谐分岔

建立了一类三自由度含间隙碰撞振动系统的力学模型,求解了系统六维n?1周期运动的周期解及其Poincaré映射。通过理论分析和数值模拟相结合的方法,分析了该系统在强共振点附近,系统两参数控制的局部动力学行为。即在两参数平面上共振点的附近变化两控制参数,进行数值模拟并划分两参数平面的拓扑区域;分析了以“四方形”和“四叶形”异宿轨道为特征的存在于强共振点附近的Hopf分岔不变圈和次谐分岔4?4周期运动,并进一步分析了四阶次谐分岔向混沌的演化过程。     

三自由度碰撞振动系统的周期运动稳定性与分岔

建立了三自由度碰撞振动系统的动力学模型, 推导出系统n-1周期运动的六维Poincaré( 映射, 根据映射Jacobi矩阵的特征值来分析n-1周期运动的稳定性.数值模拟了1-1周期运动的Hopf分岔和周期倍化分岔, 进一步分析了当分岔参数变化时碰撞振动系统周期运动经拟周期分岔和周期倍化分岔向混沌的演化路径, 其中有的路径是非常规的.     

振动筛系统的Hopf-Hopf-Flip分岔与混沌演化

建立了振动筛系统的动力学模型和周期运动的六维Poincaré映射,基于Poincaré映射方法和数值仿真分析了此系统在余维三分岔点附近的动力学行为。研究了其Jacobian矩阵两对复共轭特征值和一负实特征值同时穿越单位圆情况下的Hopf-Hopf-Flip分岔,该系统在此类余维三分岔点附近存在周期运动的Hopf分岔、Flip分岔、环面分岔以及"五角星形"概周期吸引子,揭示了环面倍化以及分形出"五角星形"概周期吸引子并向混沌演化的两种非常规过程,它对于振动筛系统的动力学优化设计提供了理论参考。     

车辆板簧系统的动力学研究

通过对车辆后轴板簧系统的建模,选择一个碰撞界面作为Poincaré映射的截面,解析法和数值法相结合,证明该系统通向混沌的道路不仅有倍周期道路,而且还存在拟周期道路等复杂的混沌演化过程。对该系统分岔与混沌行为的深入研究,为车辆和冲击振动系统的优化设计提供了依据。     

一类三自由度含间隙系统的分岔与混沌

通过对工程中一种三自由度弹簧摇床的建模,选择一个碰撞界面作为Poincaré映射的截面,解析法和数值法相结合,证明三自由度含间隙系统通向混沌的道路不仅有典型的倍周期道路、拟周期道路和阵发性混沌,而且还存在包含Neimark-Sacker分岔的倍周期道路、包含叉式分岔的倍周期道路等复杂的混沌演化过程。对该系统分岔与混沌行为的研究,为工程实际中含间隙机械系统和冲击振动系统的优化设计提供了依据。     

一类非光滑机械系统的Hopf分岔与混沌

通过用四阶Runge-kutta数值积分法和Poincare映射法对系统复杂动力学现象进行的仿真，对一类简谐激振力作用下的双边不对称复杂约束系统的动力学行为进行了分析，证实单自由度含间隙系统中存在Hopf分岔，分析了系统周期运动的Hopf分岔以及通向混沌的拟周期道路。对其分岔与混沌行为的研究为工业实际中含间隙机械系统和冲击振动系统的优化设计提供了理论依据。     

振动平板夯周期运动的稳定性与分岔

建立振动平板夯的两自由度动力学模型,采用不同的微分方程对其工作历程进行分段描述。并通过四阶Runge-Kutta法,仿真分析了其周期运动的稳定性以及通过倍周期分岔进入混沌的过程。讨论了系统参数对振动平板夯周期运动和混沌的影响,为提高振动平板夯性能设计提供了依据。     

一类含间隙系统的分岔与混沌的形成过程

用变步长四阶Runge-Kutta法,通过对一类单自由度含间隙系统一组系统参数的仿真,首次证明了单自由度含间隙系统中不仅存在叉式分岔、倍周期分岔,而且还存在Hopf分岔,并且给出了发生Hopf分岔的具体系统参数以及Hopf分岔与混沌的形成过程。对其分岔与混沌行为的研究为工业实际中含间隙机械系统和冲击振动系统的优化设计提供了理论依据。     

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。     

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     

Analysis of nonlinear vibrations of a two-degree-of-freedom mechanical system with damping modelled by a fractional derivative

Free damped vibrations of a mechanical two-degree-of-freedom system are considered under the conditions of one-to-one or two-to-one internal resonance, i.e., when natural frequencies of two modes – a mode of vertical vibrations and a mode of pendulum vibrations – are approximately equal to each other or when one natural frequency is nearly twice as large as another natural frequency. Damping features of the system are defined by the fractional derivatives with fractional parameters (the orders of the fractional derivatives) changing from zero to one. It is assumed that the amplitudes of vibrations are small but finite values, and the method of multiple scales is used as a method of solution. The model put forward allows one to obtain the damping coefficient dependent on the natural frequency of vibrations, so it has been shown that the amplitudes of vertical and pendulum vibrations attenuate by an exponential law with damping ratios which are exponential functions of the natural frequencies. Damped soliton-like solutions have been found analytically.     

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...     

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...     

两自由度碰撞振动系统的Lyapunov指数谱分析

摘要 针对一类两自由度碰撞振动系统,取碰撞前瞬时的定相位面为Poincaré截面,引入局部映射,构造Poincaré映射并给出其Jacobi矩阵.利用Gram-Schmidt正交化、范数归一化和迭代的方法,得出两自由度碰振系统Lyapunov指数谱的计算方法.利用数值模拟,讨论系统周期吸引子和混沌吸引子的Lyapunov指数谱的收敛序列,序列的收敛性很好. 为了验证该计算方法的正确性和有效性,分析当系统参数在大范围内变化时,相应的最大Lyapunov指数的变化规律.     

碰撞阻尼器系统的分岔、混沌与控制

对碰撞阻尼器振动系统推导了周期解存在的条件，并利用Poincare映射和数字仿真进行了分岔与混沌运动的研究。计算结果表明，这种非线性碰撞振动系统在特定的参数条件下，除了稳定的周期运动形态外，还会沿着倍周期分岔、HOPF分岔及拟周期环面破裂等分岔进入混沌运动。因此，为了有效地利用碰撞阻尼器特性控制振动，在设计和使用碰撞阻尼器时应考虑参数满足周期运动的条件，避免由于自身的非线性特性而产生的混沌运动。     

周期桁架浮筏系统的隔振特性研究

研究了周期结构对桁架浮筏隔振系统振动传递的衰减特性,首先利用有限元方法计算周期桁架浮筏的频响特性,并将其与传统浮筏进行比较。然后,为在隔振系统中评价周期结构浮筏的性能,运用频响函数综合法建立整个系统的振动传递模型,计算频响函数。仿真分析表明：周期桁架浮筏较传统浮筏更有效地抑制振动的传递,当与设备组成一个隔振系统之后,在与浮筏上下层隔振器的共同作用下,整个隔振系统能在一个宽频段内对振动传递产生更好的抑制作用