材料非线性圆板的(1/2)(+)(1/4)亚谐解

计及材料的非线性弹性和粘性性质，研究了圆板在简谐载荷作用下的1/2＋1/4亚谐解，导出了相应的非线性动力方程。提出一类强非线性动力系统的叠加-迭代谐波平衡法。将描述动力系统的二阶常微分方程，化为基本解的基本微分方程；和分岔解的增量微分方程。通过叠加-迭代谐波平衡法得出了圆板的1/2＋1/4亚谐解。首次给出了强非线性强迫振动解的完整结构。将Amold舌头的结构作了推广，不仅给出了亚谐解的分岔形式，而且给出了超谐解、超亚谐解和亚超谐解的分岔形式。同时给出了倍周期分岔解的叠加分布图。     

材料非线性圆板的1/21/4亚谐解

计及材料的非线性弹性和粘性性质,研究了圆板在简谐载荷作用下的12 14亚谐解,导出了相应的非线性动力方程。提出一类强非线性动力系统的叠加-迭代谐波平衡法。将描述动力系统的二阶常微分方程,化为基本解的基本微分方程;和分岔解的增量微分方程。通过叠加-迭代谐波平衡法得出了圆板的12 14亚谐解。首次给出了强非线性强迫振动解的完整结构。将Arnold舌头的结构作了推广,不仅给出了亚谐解的分岔形式,而且给出了超谐解、超亚谐解和亚超谐解的分岔形式。同时给出了倍周期分岔解的叠加分布图。     

带迭代积分的滞后型非线性积分不等式及其应用

Growall-Bellman型积分不等式在微分方程解的稳定性,有界性,渐近性与解的其它定性与定量性质的分析方面具有十分重要的作用.本文研究了几类带有迭代积分的滞后型非线性积分不等式.利用分析的方法和微分不等式的一般理论,给出未知函数的上界估计.最后将本文结果应用到一类非线性微分一积分方程中,得到所有解的一个上界估计,从而为微分方程解的估计、动力系统及控制工程理论的研究提供了理论依据.     

圆板大挠度新的样条积分方程法

本文提出了圆板大挠度新的样条积分方程法。根据圆板大挠度问题的二个平衡方程及环基本解,导出了一组积分方程,再利用样条函数法进行求解。由于采用了样条插值,只要划分少量单元就能获得精度很高的数值解。本文成果与精确解良好吻合。     

非线性隔振系统动力学特性分析的FFT多谐波平衡法

鉴于非线性隔振系统响应的多谐波特性,单一谐波平衡法不能广泛适用于系统隔振性能评估。本文提出基于主导频率及多谐波的FFT多谐波平衡法,针对隔振系统的阶跃响应多解特性,倍周期和拟周期响应特性做了深入探讨。据此这些特性对非线性隔振传递率定义做了修正。达芬系统算例表明,采用改进方法求解的非线性运动响应及隔振传递率的准确率显著提高。此方法广泛适用于具有定常响应的非线性动力系统,为非线性系统隔振的理论分析提供有效工具。     

一个非线性奇异振子的谐波平衡解

应用谐波平衡法计算了一个恢复力与因变量成反比的非线性振子的近似频率和近似周期解。与Mickens的方法不同,直接求解了非线性奇异二阶微分方程。一阶和二阶谐波解所对应的非线性恢复力的傅立叶级数展开式的系数容易由相应的积分得到。由二阶谐波平衡法得到的非线性代数方程组很容易用符号运算软件求出。得到的一近似频率与精确频率的百分比误差是12.8%,而二阶近似频率与精确频率的百分比误差小于1.28%。与数值方法给出的“精确”周期解比较,二阶近似解析解要比一阶近似解析解精确得多。高阶谐波平衡法一般需要求解复杂的非线性代数方程组,但是借助于Matlab和Mathematica等符号运算软件,这一困难可以得到一定程度的克服.     

简谐激励力作用下悬垂缆线的谐波共振

本文研究在简谐激励力作用下的悬垂缆线的谐波共振。用Hamilton原理导出悬垂缆线面内运动的非线性偏微分方程。通过假设悬垂缆线的挠度曲线，运用Galerkin方法将偏微分方程转化为常微分方程。用多尺度法研究悬垂缆线的超谐波共振和次谐波共振，得到了系统的定常周期解，平均方程和幅频曲线。研究了非线性对幅频曲线的影响和定常运动的稳定区域。     

纵横向耦合梁的谐波响应分析

本文用谐波增量平衡法分析纵横向耦合梁的谐波响应。梁的动力方程由伽辽金法转化成含有二次和三次非线性项的常微分方程，求得了简谐载荷作用下梁的横向基谐波、超谐波响应和纵向基谐波、倍频基谐波及倍频超谐波响应，并发现了谐波响应的倒峰值现象。本文为求解含有二次和三次非线性振动系统的谐波响应提供了一套理论分析方法。     

非对称支承弹性杆的热过屈曲

本文基于轴线可伸长细杆的几何非线性理论,建立了一端固定夹紧另一端固定简支的均匀加热直杆热弹性过屈曲行为的精确数学模型。这是一个包含杆轴线弧长在内的多未知函数的强非线性一阶常微分方程两点边值问题。采用打靶法和解析延拓法直接数值求解上述非线性边值问题,获得了杆的热过屈曲状态解,给出了具有不同长细比杆的热过屈曲平衡路径。     

轴向随动分布载荷作用下简支梁杆的过屈曲

基于可伸长梁的大变形理论,建立了受沿轴线分布切向随动载荷作用简支梁的弹性过屈曲控制方程。这是一个包含七个未知函数的强非线性常微分方程两点边值问题,其中将变形后的轴线弧长也作为基本未知量之一。采用打靶法和解析延拓法数值求解所得非线性边值问题,获得了梁的过屈曲平衡路径和平衡构形。结果表明,非保守载荷作用梁的平衡路径与保守载荷作用梁的平衡路径有着明显不同。     

电机端盖超谐共振分析

根据电机端盖的结构特点, 将端盖抽象为圆环板。按照弹性力学理论建立了圆环板的振动方程。基于伽辽金方法, 引入振型试函数, 得到5 种不同边界条件端盖的非线性振动方程。应用多尺度法得到系统超谐共振近似解。计算了5 种边界条件下超谐共振的幅频响曲线。分析了半径、激励对系统超谐共振响应曲线的影响。     

热环境中功能梯度圆板的非线性动力响应分析

研究了热环境中功能梯度圆板在横向简谐激励作用下的非线性动力响应和动应力问题。针对陶瓷-金属功能梯度圆板, 考虑几何非线性、材料物理性质参数随温度变化及材料组分沿厚度方向按幂律分布的情况, 应用虚功原理给出了热载荷与横向简谐载荷共同作用下的非线性振动偏微分方程。在固支无滑动的边界条件下, 利用伽辽金法得到了达芬型非线性强迫振动方程。通过数值算例, 给出了关于体积分数指数的分岔图, 相图、Poincare映射等响应图以及动应力变化规律图, 讨论了材料体积分数指数和温度场对功能梯度圆板非线性动力响应的影响。结果表明: 热环境中功能梯度圆板随体积分数指数的变化可使系统出现周期响应、倍周期响应和混沌响应。功能梯度圆板中心处动应力在系统发生分岔或出现混沌响应时出现大幅变化, 而且在混沌响应时具有不可预测性。      

单摆大振幅振动的解析逼近解

构造了单摆大振幅振动的高精度解析逼近周期和周期解.首先,利用Maclaurin展开和Chebyshev多项式加速技术将单摆振动方程中的正弦型恢复力用三次多项式近似代替,得到一个Duffing型方程;然后,将牛顿法与谐波平衡法结合起来建立Duffing方程的解析逼近周期及周期解,从而给出单摆振动的解析逼近解.因此,在求解过程中避免了关于参数的非线性代数方程组的出现,只需解线性代数方程组就能建立单摆振动的解析逼近周期及周期解.几乎在振幅(初始摆角)的全部取值范围内,与数值方法给出"精确"周期及周期解比较,得到的解析逼近解都有很高的逼近精度.     

非线性弹性地基上圆形薄板主参数共振-主共振研究

研究非线性地基上圆形薄板受简谐激励的非线性振动问题。按照弹性力学理论建立非线性地基上圆形薄板受简谐激励的动力学方程。利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程,它是达芬-马休型方程。应用非线性振动的多尺度法求得系统主参数共振-主共振条件的一次近似解,并进行数值计算。分析阻尼、地基系数、几何参数等对共振响应曲线的影响。比较了两种地基的计算结果。     

An Efficient Harmonic Method for Solving Nonlinear Time-Periodic Eddy-Current Problems

An iterative solution to nonlinear problems of time-periodic eddy currents is performed by directly using the time-harmonic content of the field quantities instead of time-domain techniques employing successive time steps. A linear sinusoidal steady-state field problem is solved to determine the magnetization harmonics at each iteration, with the harmonic values corrected in terms of the actual magnetic induction by applying a fixed-point procedure. To further improve its efficiency, the solution process can be started by retaining a small number of harmonics, with more harmonics subsequently added as needed to achieve the desired accuracy. The proposed method always yields stable results, even when the characteristic B-H is strongly nonlinear, and has a superior computational efficiency with respect to various time-stepping techniques and to the "harmonic balance method."     

基于增量谐波平衡法的含索铰可折展桁架非线性动力学特性

为了揭示含索铰可折展桁架的非线性动力学行为,建立了考虑铰链间隙、刚度和阻尼及索非线性特性的可折展桁架纯弯曲动力学模型。对非线性动力学方程进行一次泰勒展开和参量的多次谐波描述,实现了非线性动力学方程到代数方程的转化,通过迭代进行非线性动力学系统的响应计算。并利用龙格库塔方法对非线性系统进行数值分析,与增量谐波平衡(IHB)法进行对比,验证了IHB法计算的正确性。以激振频率为变化参数,对悬臂支撑的含索铰桁架结构进行解的稳定性分析,得到铰链间隙、铰链刚度、激振力和索对结构响应稳定性的影响。基于IHB法可快速准确的进行多自由度可折展结构动力学求解,为研究大型折展桁架的动力学行为奠定了基础。     

一种由横波激发的特殊非线性声现象

目前对非线性超声的研究多集中在纵波激发的谐波性质以及对材料微观结构变化的实验检测上,横波激发的非线性声波性质少有研究。对横波激发的一维非线性声波方程入手,利用摄动法求解该方程,并改写为一阶偏微分方程,然后利用交错网格的有限差分形式进行数值求解。结果表明:采用横波激发,能产生线性横波和非线性纵波,且纵波的高次谐波内有两个信号,分别以纵波和横波两种速度传播。若采用较长的激发信号,纵波谐波能形成"拍"现象,成为一种奇特的声传播现象。     

Nonlinear modes of vibrations for simply supported cylindrical shell with geometrical nonlinearity

The system of three partial differential equations with respect to displacements (Donnell equations) is used to analyze nonlinear vibrations of a cylindrical shell. The Galerkin method is applied to every partial differential equation to obtain a finite-degree-of-freedom model of the shell. The system of ordinary differential equations with respect to the general coordinates of the radial shell displacements is derived. The nonlinear modes of free vibrations are calculated using the harmonic balance method. The stability analysis of periodic motions is performed.     

Winkler地基上四边自由矩形薄板的3次超谐波共振与奇异性

通过Galerkin方法,将Winkler地基上四边自由受横向简谐激励矩形薄板的控制微分方程转化为非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法,求得了系统满足3次超谐共振情况时的一次近似解以及对应的定常运动,并对其进行数值了计算。对3次超谐共振定常运动分岔响应方程进行了奇异性分析,得到了开折参数平面的转迁集和分岔图。揭示了一些新的动力学现象。