结构非线性颤振分析的KBM法及实验对比

本文讨论由初偏间隙型弹簧连接的三角翼带外挂系统的极限环颤振。分别用基于ＫＢＭ法一次渐近解、二次渐近解的等效线化方法对初偏间隙型非线性作等效线化处理，并将颤振分析结果与模型风洞实验结果作对比。结果表明，无论是对于单稳定极限环颤振或是双稳定极限环颤振，基于ＫＢＭ法二次渐近解的等效线化分析都比描述函数法具有更高的精度。对于初偏间隙型非线性，当极限环幅值不大时，高次谐波项对系统的响应影响较大。     

非线性振荡系统的Hopf分叉幅值控制

研究了非线性连续系统Ｈｏｐｆ分叉的状态反馈控制方法,提出了Ｈｏｐｆ分叉幅值可控性的概念,获得了平面系统Ｈｏｐｆ分叉所产生的极限环幅值可控的充分条件,在此基础上采用非线性状态反馈控制来抑制Ｈｏｐｆ分叉引起的自激振动。数值仿真结果表明：Ｈｏｐｆ分叉控制是非线性振荡系统控制的一种切实有效的方法。     

带间隙非线性的机翼操纵面颤振特性研究EI北大核心CSCD

针对大型民用飞机复杂机翼-副翼系统,利用双协调动态子结构法建立了缩比三维机翼-副翼带间隙操纵面颤振分析模型,得到非线性气动弹性方程,并分别在频域及时域内建立了求解方法:在频域内,利用谐波平衡法进行求解,通过引入间隙刚度的描述函数及相对舵偏振幅,建立了可利用V-g法进行颤振计算的方案;在时域内,利用有理函数拟合和时域推进法进行数值仿真,得到了与频域法结果相吻合的操纵面颤振极限环振荡特性规律。对三维矩形机翼模型开展风洞试验,揭示了间隙对操纵面颤振特性间的影响:间隙非线性使系统出现极限环振荡并使系统振荡发散风速明显降低。     

壁板边界松驰下颤振非线性动力特性分析

采用分离变量法和伽辽金法建立三维壁板的非线性气动弹性运动方程,用一阶活塞理论模拟壁板所受的气动力,分析了壁板的颤振边界及稳定性,进而取边界松弛因子,动压和面内力为分叉参数,研究壁板颤振时的分叉及混沌等复杂动力学特性。计算结果表明：边界松弛下壁板颤振系统表现出丰富的动力学行为,其分叉特性很复杂。随着边界松弛因子的增大, 静态稳定区域缩小,而屈曲和混沌区域增大,系统稳定性降低。     

机翼外挂系统极限环颤振的次谐响应研究

本文从理论分析及模型风洞实验两个方面对机翼带外挂系统极限环颤振的次谐响应进行研究。在非线性气动弹性系统处于稳定极限环颤振条件下,借助于单自由度非对称分段线性振子的次谐分叉条件,本文建立了一种预估极限环颤振次谐响应存在区域的相对简单的分析方法。数值积分及模型风洞实验结果表明这种预估是正确的。     

三维粘弹壁板颤振分析

基于Kelvin粘弹模型,根据Von Karman大变形应变-位移关系和一阶活塞气动力理论,运用伽辽金方法建立了三维粘弹壁板颤振方程,并采用Rouge-Kutta法进行数值积分,分析粘弹阻尼,面内压力及壁板几何尺寸对粘弹壁板颤振的影响,进而取动压为分叉参数,研究粘弹壁板颤振时的分叉及混沌等特性。结果表明：随着粘弹性阻尼的增大, 系统的静态稳定区域先减小后增大,而静态屈曲解几乎不受影响,同时发现混沌运动区域随着粘弹阻尼的增大而快速减小。当取动压为分叉参数时发现粘弹壁板分叉特性很复杂,系统由屈曲状态进入混沌振动,再经历一系列的分叉进入简谐极限环振动状态;而较大面内压力和较小的长宽比不利于粘弹壁板的稳定。     

非线性振动系统的同宿轨道分叉、次谐分叉和混沌

本文首先利用 Melnikov 方法研究了在参数激励与强迫激励联合作用下具有 van der Pol 阻尼的非线性振动系统的同宿轨道分叉、次谐分叉和混沌,然后利用数值计算方法研究了这类系统的混沌运动。所得结果揭示了一些新的现象。     

非稳态油膜力作用下非对称转子分叉特性

在柔性轴支承的转子基础上,考虑非对称转子陀螺力矩的影响,使用非稳态非线性油膜力模型,建立了8自由度转子轴承系统运动方程,通过Newmark-β积分和Newton-Raphson迭代相结合的数值方法,计算转子在不同转速参数的响应,通过分叉图、Poincarè映射、频谱等方法研究了转子系统非线性振动的分叉特性.     

一个新系统Hopf分岔极限环幅值控制

本文研究了一个新的非线性动力系统的Hopf分岔极限环幅值的控制问题.基于非线性动力系统的分岔控制理论,自主设计了一个具有普遍意义的非线性控制器.对应本系统应用具体的非线性控制器实现了Hopf分岔极限环幅值的反馈控制,同时得到了计算极限环幅值近似值的计算公式,最后数值模拟验证了本文理论分析的正确性及控制方法的有效性.     

物理非线性杆动力分析的有限元分析

本文利用有限元方法对物理非线性粘弹性等直杆受轴向简谐外力激励的动态响应进行了数值计算。分析了其发生分叉和混沌的参数特性,发现当作为参数的外激励振幅小于某一临界值时,系统的响应是规则的周期振动,若大于该值,系统的出现分叉和混沌,文中给出了特定参数下的奇怪吸引子图形以及参数空间上的分叉图。     

超音速流中结构非线性二元机翼的复杂响应研究

基于活塞理论计算作用在二元机翼上的气动力，采用拉格朗日方程建立系统的运动微分方程。通过平衡点的Jacobi矩阵的特征方程求出了系统的Hopf分叉点，研究了带有立方非线性俯仰刚度二自由度机翼系统在典型参数下的稳定极限环颤振和混沌响应。结果表明，在超过一定的流体速度后，系统平衡点的个数及稳定性均发生了变化；随着流速的增大，在积分初始值较小时，系统出现混沌等极为复杂的响应。     

带外挂后掠机翼极限环颤振的分析与实验研究

从理论及实验两方面，研究了带外挂后掠机翼的极限环颤振分叉现象，得到了稳定、半稳定及不稳定极限环。理论分析采用谐波平衡法，并通过在时域拟合非定常空气动力后，用数值积分法对所得结果进行了比较。风洞实验结果验证了理论分析结果的正确性。     

直线运动柔性梁非线性动力学--主参数共振与内共振联合激励

针对基础直线运动柔性梁，基于Kane方程建立了相应的非线性动力学方程。采用多尺度法并结合笛卡尔坐标变换，导出了系统受前两阶模态间3：1内共振及第二阶模态主参激共振时的非线性调制方程组．数值求解了该方程组的定常解及相应的稳定性问题。研究表明，系统的平凡、单模态、双模态稳态解共存，超临界及亚临界叉形分岔只发生在单模态状态下，相反，鞍结分岔及Hopf分岔只在双模态状态下产生，一些稳定的极限环随参数变化经一系列倍周期分岔后导致运动的突然跳跃。     

超音速弹翼非线性颤振分析与控制

摘　要：研究超音速弹翼非线性气动弹性稳定性与主动控制问题。采用三阶活塞理论建立含间隙弹翼非线性气动弹性动力学方程,分别利用Hopf分岔理论及数值方法给出系统的线性与非线性颤振速度,应用基于微分几何法及二次型最优控制相结合的方法,设计非线性系统控制器。最后分析控制器及系统参数对控制效果的影响。仿真结果表明设计的控制器可有效地实现对非线性系统颤振的抑制。     

余维4的Duffing-Van der Pol方程全局分岔分析

本文采用级数展开形式的Melnikov函数解决高余维分岔问题。通过研究一类5次项和3次项共存,具有异宿轨的Duffing-Van der Pol方程的余维4全局分岔问题,得到了该系统的分岔方程及全局拓扑结构,说明了该方法的可行性。研究结果表明,该系统有单个极限环、单个异宿轨、异宿轨和极限环共存、两个极限环共存等情况。最后通过数值模拟验正了理论分析结果的正确性。     

粘弹壁板非线性颤振滞后特性分析

分析了Kelvin粘弹力模型作用下二维壁板非线性颤振系统在分岔参数连续变化时的分岔特性以及滞后特性。采用von Karman大变形理论及Kelvin粘弹阻尼模型建立二维壁板动力学方程,采用线性活塞理论建立气动力模型。利用伽辽金法将壁板颤振模型转化为常微分方程组,分析了粘弹阻尼对系统稳定性的影响,并通过数值模拟研究分岔参数连续变化时该系统的分岔特性以及分岔参数的变化方向不同时该系统的滞后行为。计算结果表明,粘弹壁板颤振系统存在静止、屈曲、极限环、浑沌等复杂的运动形式,且存在明显的滞后现象。     

基于非线性气动力的失速颤振计算与试验研究

飞行器大攻角飞行过程中的动态失速会导致结构自激扭转或俯仰运动,造成非线性失速颤振现象,直接影响飞行器飞行安全与结构安全。该文对标准Leishman-Beddoes (L-B)非线性非定常气动力模型进行马赫数修正,使其适用于低速不可压情形的动态失速气动力计算,然后基于二元翼段气动弹性模型,采用Newmark时域推进方法进行工程失速颤振计算。依据计算结果设计并完成了二元翼段失速颤振风洞试验。试验结果表明,多数试验状态,基于L-B模型的失速颤振计算结果与试验结果均吻合较好。结果验证了修正的L-B模型可以用来进行低速大展弦比平直翼段翼型的失速颤振工程分析与极限环振荡评估,同时,失速颤振速度与极限环幅值受初始攻角的影响很大。