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。     

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.     

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.     

含多吸引子的忆阻混沌系统的分析与实现

采用磁控忆阻器作为Sprott-J系统的负反馈,构造了一个新的具有无限平衡点的4维忆阻混沌系统,将所有的非线性项都集中在一个方程中．分析系统的耗散性、平衡点集的存在性和稳定性,以及Lyapunov指数和维数,利用分岔图和Lyapunov指数谱观察并研究该混沌系统的动力学特征．Matlab数值仿真结果表明,新系统是耗散系统且具有1个线平衡点集．动力学分析结果表明,新忆阻Sprott-J系统在改变参数时存在反倍周期分岔现象,改变初始条件时,系统出现多吸引子共存现象．研究系统在不同初始条件和系统参数下的分岔特性,得到系统混沌与混沌、混沌与周期、周期与周期共存的多吸引子特性．采用Multisim软件对系统进行电路模拟及数值仿真,结果表明,数值仿真结果与相应的电路结果相吻合,验证了新忆阻Sprott-J混沌系统的物理可行性．研究为忆阻Sprott-J混沌系统在图像加密领域的应用提供了理论基础．     

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。     

端部约束悬臂输流管道的非线性动力学特性

针对悬臂端受线性弹簧支承和扭转弹簧约束的约束悬臂输流管道,采用分岔图、相平面图、Poincare截面和Lyapunov指数等非线性振动的数值仿真方法,研究其在自激-参数激励-外激励联合激励作用下的非线性动力学特性,分析系统出现周期和混沌运动响应的参数条件,揭示其通向混沌的途径,探寻各参数对输流管道振动特性的影响规律和各参数之间的相互制约关系.数值仿真结果表明,管道系统随质量比、端部约束刚度和管道粘弹性系数的不同,分别呈现周期、概周期、阵发性和混沌运动多种响应形式,系统通过倍周期分岔或阵发性进入混沌,通过倍周期倒分岔脱离混沌.     

叶片振动对转子-轴承系统动力学行为的影响

依据转子动力学理论，应用Lagrange方程建立了叶片与转子一轴承系统耦合振动的非线性动力学模型．为了分析叶片的惯性影响和系统的时变性，将叶片模化为单摆模型．利用一个线性变换将叶片振动方程中与转子耦合的一节径振动方程与其他叶片振动方程解耦，再利用周期变换将叶片和转子的耦合振动方程转化为常系数方程．采用Runge-Kutta数值方法求解系统的动力学方程，用分岔图、最大Lyapunov指数曲线、Poincar6映射图和频谱图等分析系统的稳定性．数值结果表明：叶片阻尼系数的变化对系统动力学行为有显著影响，在低转速时叶片振动可减小系统发生混沌的转速范围，在高转速时，叶片振动延迟概周期运动的出现．     

电动汽车用永磁同步电动机混沌振动的控制

建立非均匀气隙永磁同步电动机系统的数学模型,用系统的时间历程图、相轨迹图、庞加莱映射图、李雅普诺夫指数和功率谱图揭示混沌振动。为消除永磁同步电动机系统中的混沌振动,在此系统上施加一个非线性反馈控制器,通过选取适当的控制参数,可将原来永磁同步电动机系统中的混沌振动控制到稳定的周期运动。数值仿真结果表明该控制方法的有效性与可行性。     

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。     

非线性油膜力作用双跨转子系统动力学特性研究

依据非线性转子动力学理论,建立了符合实际情况的非线性油膜力作用下双跨轴承-转子系统的动力学模型,利用数值模拟分析了非线性油膜力对转子系统耦合故障响应的影响,研究了在不同工况下系统的分岔与混沌运动,得到了非线性响应的时域波形图、轴心轨迹图和幅值谱图,分析了系统的周期运动、拟周期运动以及混沌运动等复杂的运动形式及其演变过程,发现了该系统丰富的非线性行为。     

关于超线性Duffing方程的碰撞周期解的存在性

Duffing方程在机械振动和电子工程技术中有许多重要的应用,它描述了共振现象、调和振动、次调和振动、概周期振动、拟周期振动、奇异吸引子和混沌这些现象的存在.因此,在非线性振动理论中研究Duffing方程不仅具有重要的理论意义,还具有非常重要的应用价值.主要通过后继函数的方法并利用Poincaré-Birkhoff扭转定理来研究超线性Duffing方程的碰撞周期解的存在性,证明了一类超线性Duffing方程以2mπ为周期的碰撞周期解的存在性,并给出了在每个周期内存在n个零点的充分条件.     

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.     

中厚板轧机垂直振动的非线性

根据4200轧机的实际参数,建立了轧机的两自由度非线性振动模型。采用Matlab软件编程求出了振动方程的数值解,并用分岔图和庞加莱映射的方法分析了振动系统随参激角频率变化的拟周期运动和混沌运动现象,以及轧件的刚度变化幅值对轧机振动状态的影响。结果表明,参激频率靠近固有频率附近,轧件的刚度较大时,轧机系统的非线性特征越显著,越容易失稳。     

基于Lü系统的一个新超混沌系统分析

通过对Lü混沌系统变形,然后引入一个状态反馈控制器构造了一个新的四维超混沌系统。利用理论分析和数值仿真的方法对系统的基本特性,如超混沌吸引子的相图、分岔图、Lyapunov指数等进行分析。结果表明:该超混沌系统具有丰富的动力学行为,随着新引入的参数变化呈现周期、拟周期、混沌及超混沌动力学行为。     

横向磁场中导电梁式薄板的非线性振动分岔

在薄板的电磁弹性运动基本方程及电磁力表达式的基础上,得到了横向磁场和机械载荷共同作用下梁式薄板的振动方程,应用Calerkin法将梁式薄板的振动方程化为Duffing方程,同时将梁式薄板的非线性振动方程转化,通过求中心流形上流的方程得出分岔方程,讨论了系统的分岔并画出分岔图.     

有源荷控忆阻系统的多稳态分析及电路实现

采用有源荷控忆阻替换蔡氏电路中的非线性电阻,实现一个五维忆阻非线性电路系统. 建立了该系统的无量纲方程,分析了系统的平衡点集与稳定性. 利用分岔图、Lyapunov指数谱和相轨迹图等分析方法,从多角度研究了随系统参数与初始状态变化而产生的多稳态动力学行为. 研究表明,当系统参数、初始状态变化时,都会出现不同拓扑结构的混沌吸引子共存、不同吸引域的多周期极限环共存、不同周期数的极限环与不同拓扑结构的混沌吸引子等共存行为. 最后,设计了五维忆阻混沌系统的模拟电路模型,电路仿真实验与数值仿真结果相一致,观测到不同的多稳态共存运动. 这表明动力学分析的正确性和系统的物理可实现性,为进一步拓展系统加密应用奠定基础.     

忆阻超混沌Lü系统的隐藏动力学特性研究

通过改进经典Lü系统并引入忆阻元件,提出了一种新颖的基于忆阻的改进型Lü系统。该忆阻系统的最大特征是不存在任何平衡点,因此形成的动力学行为都是隐藏的。采用理论分析、李雅普诺夫指数和分岔图等非线性系统分析,研究了该忆阻系统随忆阻增益变化的周期、准周期、混沌和超混沌等复杂的隐藏动力学行为。此外,在初始条件不同时,该忆阻系统存在3个不同极限环以及混沌吸引子和周期极限环的共存多吸引子现象。制作硬件电路,验证了理论分析和数值仿真结果,表明了该忆阻超混沌Lü系统有着十分丰富而复杂的隐藏动力学特性。     

新三维分段线性混沌系统

提出了一个新三维分段线性混沌系统,研究了新系统的对称性和不变性、耗散性和吸引子的存在性、平衡点及稳定性等基本动力学特性。利用相轨图、庞加莱映射、李雅普诺夫指数谱和分岔图等数值仿真手段,验证了该系统能运行在混沌和周期轨道,具有丰富的动力学行为,并能通过一个常数控制器控制到不同形状混沌吸引子的混沌轨道或周期轨道或一个有界点。     

电磁场中导电梁式板非线性振动的分岔

在给出薄板的电磁弹性运动基本方程及电磁力表达式的基础上,得到了横向磁场和机械载荷共同作用下梁式薄板的振动方程,应用Calerkin法将簿板的振动方程化为Duffing方程,用多尺度法得到二阶主共振的分岔方程,最后用奇异性理论得出分岔方程的转迁集并得出了分岔图。     

齿面摩擦激励对面齿轮传动系统 振动特性的影响

以正交面齿轮传动系统为研究对象,建立了考虑齿面摩擦激励的面齿轮传动系统非线性动力学模型,基于4~5阶的自适应变步长的龙格库塔法对该模型进行数值仿真求解,结合分岔图、时间历程图、poincare图等分析齿面摩擦系数对系统的振动特性的影响,并研究不同参数对系统响应发生倍周期分岔时摩擦系数临界点的影响。结果表明:系统响应随齿面摩擦系数的增大依次呈现出单周期简谐响应、倍周期次谐响应、混沌响应;面齿轮齿宽和圆柱齿轮驱动扭矩越大,系统响应发生倍周期分岔时的摩擦系数临界点数值越大,且随着齿宽和驱动扭矩的增大,其摩擦系数临界点变化曲线斜率越小,驱动扭矩对其变化曲线斜率较齿宽影响大;面齿轮齿数和系统齿侧间隙越大,系统响应发生倍周期分岔时的摩擦系数临界点数值越小,其摩擦系数临界点变化曲线斜率随面齿轮齿数增大而减小,而齿侧间隙对其变化曲线斜率基本没有影响。