首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到16条相似文献,搜索用时 187 毫秒
1.
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。  相似文献   

2.
以轴向基础窄带随机激励悬臂梁非线性动力学方程组为分析对象。采用多尺度法,获得了系统主参激共振的非线性调谐方程组。在假设带宽较小的前提下,利用摄动法,获得了系统非平凡幅一频响应的1,2阶稳态矩近似理论表达式,并通过直接的数值积分获得了相应的曲线形式并进行了比较,取得了较好的一致性。分析结果表明:对于第1阶模态的主参激共振,其1,2阶稳态矩一频率特性呈现硬特性,而对于2阶及以上模态的主参激共振,系统1,2阶稳态矩一频率特性呈现软特性;带宽的小范围变化对1,2阶稳态矩产生的效应甚微。通过对概率密度进一步的数值计算,首次发现了系统的响应在非平凡平稳响应与平凡平稳响应间的随机跳跃现象,计算结果显示,随着带宽的增加,非平凡平稳响应处的概率密度逐渐减小,而平凡平稳响应处的概率密度随之增加。  相似文献   

3.
研究Winkler地基上材料非线性矩形薄板受参数激励的参数共振动问题。按照弹性力学理论建立Winkler地基上材料非线性矩形薄板受参数激励的动力学方程。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主参数共振条件的一次近似解,并进行数值计算,分析定常解的稳定性。给出主参数共振系统参数平面的分岔集和幅频响应方程的分岔图。分析激励、调谐值、阻尼系数、非线性参数、几何参数对共振响应曲线的影响。  相似文献   

4.
悬索是一类典型的同时包含平方和立方非线性的柔性结构,其模态间极易发生各种形式的内共振。以悬索同时发生主共振和2∶1内共振为例,探究温度变化对悬索非线性内共振响应特性的影响。通过引入张力改变系数,建立了均匀温度场中悬索面内非线性运动微分方程;利用Galerkin法和多尺度法分别得到激励作用在高阶和低阶模态时,系统极坐标和直角坐标形式的平均方程;通过绘制共振响应时的激励响应幅值曲线、幅频响应曲线、动态解、时程曲线、相位图、频率谱以及庞加莱截面,定性和定量地描述了温度变化影响下的内共振响应特性。数值算例表明:频率会明显改变悬索模态频率,影响系统内共振响应,温度上升时,内共振更容易发生在Irvine参数较小的悬索;无论激励直接作用在高阶还是低阶模态,共振响应幅值随温度上升而增加,反之则减小;直接激发的模态响应幅值与因内共振激发的响应幅值受温度变化影响的敏感程度存在明显区别;温度变化对动态分岔(霍普和倍周期分岔)影响要比对静态分岔(鞍结点和叉形分岔)明显得多;动态分岔随着温度上升,向更小激励幅值和频率方向移动;系统的动态解和周期运动与温度变化密切相关,受温度影响,系统可能呈现出截然不同的周期运动。此外对比理论分析解和直接数值积分解,结果表明两者吻合较好。  相似文献   

5.
强迫Duffing振动系统的主共振鞍结分岔控制   总被引:4,自引:0,他引:4  
设计了非线性参数控制器来改变非线性系统的稳态响应,减小了系统的响应幅值并消除了共振时的鞍结分岔。首先由多尺度法得到系统的近似频响方程,再由奇异性理论来分析分岔特性,从而实现非线性控制的目标。最后对强迫Duffing系统的主共振形式进行了分析,由数值模拟来确定分岔控制是可行的和有效的。  相似文献   

6.
结合经典层合板理论与von Kármán理论并利用Galerkin截断,获得受面内激励具边界阻尼力的四边铰支正交对称铺设矩形层合薄板的动力学控制方程。基于多尺度法,形成了确定性激励下系统主参激共振的近似解析形式,结果表明:系统平凡响应不稳定区间带宽只与线性阻尼及激励幅值有关,而边界阻尼力的大幅增加可有效减小主参激共振时非平凡响应的幅值及共振频率范围。随后,将确定性激励扩展为窄带随机激励,结合所得Foker-Planck-Kolmogorov方程并采用有限差分法,数值分析了系统稳态响应在平凡与非平凡解支间的随机跳跃现象,结果表明:微小的边界阻尼力增量,将导致系统的稳态响应从非平凡解支跳向平凡解支。  相似文献   

7.
轴向基础窄带随机激励柔性梁的稳定性与Hopf分岔   总被引:2,自引:2,他引:2  
针对轴向基础窄带随机激励柔性梁而建立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,导出了系统两阶模态间受组合参数共振时的非线性调制方程组。随后,在假设谐和激励下,获得了系统平凡响应稳定性边界条件的解析表达式,相应的Hopf分岔类型及产生的极限环在中心流型定理与数值计算间相互得到了验证。最后,计算了窄带随机激励下系统平凡响应的最大Lyapunov指数,获得了几乎肯定稳定性边界的数值形式,发现带宽的增大导致系统不稳定区域的增大,数值观察了类似的极限环的存在,同时,也发现相应的极限环的厚度随带宽的增大而变厚且存在相应环面趋于杂乱现象。  相似文献   

8.
研究热环境中无限长功能梯度薄壁圆柱壳内共振非线性模态,给出系统发生内共振条件;采用多尺度法建立系统具有内共振的非线性调谐方程;讨论梯度指数、温度变化及振动能量对系统非线性模态频响特性影响。研究表明,随调谐参数的变化,系统非线性模态会发生分岔;调谐参数分岔值取决于梯度指数、温度及振动能量。  相似文献   

9.
对于各类动力系统共振响应,可以采用直接法和离散法得到其微分方程的近似解,而解的误差取决于两方面:模态离散和摄动分析。其中离散法采用有限模态来描述连续系统的动力学行为,如果忽略高阶模态振型和频率,定会带来一定误差,甚至无法反映真实的非线性动力学现象。因此无论是工程实践还是理论分析,离散法中模态截断带来的误差和收敛性备受关注。以水平悬索两正对称模态之间发生耦合共振为例,探究两种模态截断对该系统共振响应影响。首先利用Galerkin法得到离散后的面内运动微分方程,然后采用多尺度法求得系统发生耦合共振时的调制方程。通过对比激励响应幅值曲线、幅频响应曲线、时程曲线、相位图、频率谱、庞加莱截面和李雅普诺夫指数等,定量和定性地展示两阶和九阶模态截断导致的系统动力学行为差异。研究结果表明:非直接激励模态和非内共振模态对系统内共振响应存在影响,根源在于平方非线性的共振项;对于外激励直接作用于低阶和高阶模态的情况,由于模态截断导致的振动特性差异程度,前者要明显高于后者;在大幅共振区域,模态截断对系统响应幅值影响较为明显;分岔现象与模态截断阶数关系密切,倘若仅考虑两阶模态,结果可能会遗漏鞍结点分岔或出现额外的霍普夫分岔,从而导致跳跃现象和动态周期解发生明显改变;不同阶模态截断可能导致动力系统吸引子类型截然不同。  相似文献   

10.
本文研究了非惯性参考系中弹性薄板的大范围运动与大变形运动相互耦合时的内共振。在建立了该动力系统运动控制方程的基础上,利用多尺度法得到了非惯性参考系中弹性薄板纵横振动强相互耦合和弱相互耦合时产生内共振固有频率所需满足的条件,讨论了弱相互耦合时横向振动产生分岔导致失稳的条件;用数值仿真模拟了系统包括了横向和纵向转动角速度两个分岔参数的空间分岔集,讨论了该动力系统的稳定性,并得到了它的分叉响应曲线。  相似文献   

11.
研究内共振和外共振联合作用下的索-梁组合结构非线性振动问题。利用Hamilton原理推导索-梁组合结构非线性动力学方程,同时考虑索的垂度以及由梁和索之间模态耦合引起的非线性影响。利用Galerkin方法将索-梁组合结构非线性运动偏微分方程离散为一组常微分方程。最后对数学模型进行数值计算,得到了不同内外共振联合作用下梁和索的模态时程曲线。研究表明,梁的稳态运动呈现周期性振荡,而索在不同的内外共振联合作用下,分别呈现出混沌或周期性振荡,并且索和梁之间持续的模态交替现象只能在特定的内外共振下出现。  相似文献   

12.
Based on the modified couple stress theory, the coupled longitudinal-transverse nonlinear behaviour of an imperfect microbeam is investigated numerically. The equations governing the longitudinal and transverse motions are obtained using Hamilton’s principle for the system with an initial geometric imperfection. The Galerkin scheme is employed to discretize the two partial differential equations of motion, yielding a set of second-order nonlinear ordinary differential equations with coupled terms. This set is cast into new set of first-order nonlinear ordinary differential equations and solved by means of the pseudo-arclength continuation technique. The nonlinear resonant response of the system along with bifurcations are presented via frequency–response curves. Moreover, the effect of different system parameter on the frequency–response curves is highlighted.  相似文献   

13.
A theoretical study of Faraday waves in an ideal fluid is presented. A novel spectral technique is used to solve the nonlinear boundary conditions, reducing the system to a set of nonlinear ordinary differential equations for a set of Fourier coefficients. A simple weakly nonlinear theory is derived from this solution and found to capture adequately the behaviour of the system. Results for resonance in the full nonlinear system are explored in various depth regimes. Time-periodic solutions about the main (subharmonic) resonance are also studied in both the full and weakly nonlinear theories, and their stability calculated using Floquet theory. These are found to undergo several bifurcations which give rise to chaos for appropriate parameter values. The system is also considered with an additional damping term in order to emulate some effects of viscosity. This is found to combine the two branches of the periodic solutions of a particular mode.  相似文献   

14.
In this paper, we consider the bifurcation and stability behaviour of a nonlinear autonomous system in the vicinity of a generic codimension-3 critical point characterized by a triple-zero eigenvalue. The analysis is based on simplified differential equations in normal form and the unification technique coupled with the intrinsic harmonic balancing procedure. The equilibrium solutions, Hopf bifurcations and bifurcations into two-dimensional tori are studied in detail, and the associated stability conditions are presented as well. All results are expressed in terms of system coefficients. An example drawn from nonlinear control systems is analysed to demonstrate the direct applicability of the theory  相似文献   

15.
The stability in the sense of Liapunov of the horizontal plane slow motions of Single Point Mooring (SPM) systems is studied. The mathematical model consists of the manoeuvering equations of the moored vessel and a nonlinear stress-strain relation for the mooring line. Steady excitation from current, wind and drift forces is included. Six first-order nonlinear coupled differential equations describe the system dynamics The system equilibria are first found and local analysis is performed in their vicinity. A SPM system, may asymptotically converge to a stable equilibrium, diverge from an unstable equilibrium or converge to a limit cycle. Due to the dependence of the eigenvalues of the system at each equilibrium on the system, parameters, the system may exhibit codimension-one bifurcations of pitchfork or Hopf type, or bifurcations of closed orbits. Based on the results of local analysis, the global system behaviour can be assessed, and design decisions can be made for selection of the principal SPM configuration parameters to avoid undesirable response. Finally the large-amplitude low-frequency motions observed in moored vessels, and often attributed to time-dependent external excitation, are explained using the results of the stability analysis.  相似文献   

16.
斜拉桥拉索模态耦合非线性共振响应特性   总被引:6,自引:0,他引:6  
陈水生  孙炳楠 《工程力学》2003,20(1):137-143
考虑拉索垂度及几何非线性的影响,导出了斜拉索的面内外耦合非线性振动方程。通过Galerkin方法,将偏微分方程化为常微分方程,用多尺度法对耦合方程求解,得出了面内外一阶模态耦合振动特性。对典型斜拉桥拉索进行了计算,结果表明:拉索可能产生1:1内共振,共振频率区间及振动幅值与索的垂度大小有关;索内阻尼对共振特性也有较大的影响;由于非线性的影响,响应幅值与初始条件有关。  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号