含有摇摆装置的双层桥墩结构随机振动分析

基于一种下层含有摇摆装置的双层桥墩结构模型，建立了系统的随机动力学系统模型，其中随机激励选用高斯白噪声模型，自复位恢复力采用经典旗帜形模型。运用广义谐波平衡法将旗帜形滞回力近似分解为幅值依赖的等效拟线性弹性力和拟线性阻尼力，获得原系统的等效随机系统；采用标准随机平均法理论，将等效系统近似为关于幅值的平均伊藤随机微分方程，建立并求解与之对应的Fokker-Planck-Kolmogorov(FPK)方程获得系统的稳态响应。探讨系统参数，如能量耗散系数等对系统稳态响应的影响，并通过Monte Carlo数值模拟加以验证。另外，借助Laplace变换，得到等效系统的转换函数及条件功率谱密度，结合下层幅值的稳态概率密度，得到下层幅值响应的功率谱密度估计。     

宽带激励下非线性振动系统响应的最小化控制

将一种基于广义谐和函数的随机平均法和随机动态规划原理相结合，提出了一种非线性随机最优控制方法，可以为受宽带激励的单自由度强非线性振动系统设计最优控制规律，以使得系统的稳态响应最小化。方法中的随机平均法用来得到受控系统位移幅值的Ito随机微分方程；用随机动态规划原理为系统稳态响应最小化建立动态规划方程；在控制力为有界的条件下，从动态规划方程中可以导出最优控制规律；通过求解FPK方程得到受控系统的响应。本文用一个具体的例子阐述了这一控制方法的实施过程。     

一种改进的基于Jacobi椭圆函数的随机平均法

建立了改进的基于Jacobi椭圆函数的随机平均法,用于预测有界噪声激励作用下硬弹簧和软弹簧系统的随机响应。通过引入基于Jacobi椭圆函数的变换,导出关于响应幅值和激励与响应之间相位差的随机微分方程,应用随机平均原理,将响应幅值近似为一个Markov扩散过程,建立其平均的It随机微分方程。响应幅值的稳态概率密度由相应的简化Fokker-Planck-Kolmogorov方程解出;进而得到系统位移和速度的稳态概率密度。以Duffing-Van der Pol振子为例,研究了硬刚度及软刚度情形下的随机响应,通过与Monte Carlo数值模拟结果比较证实了此方法的可行性及精度。由于广义调和函数是基于线性系统的精确解,Jacobi椭圆函数是基于非线性系统的精确解,研究结果表明基于Jacobi椭圆函数的随机平均法得到的结果与Monte Carlo模拟方法更接近。因此与基于广义调和函数的随机平均相比,基于Jacobi椭圆函数更加精确,因为它是基于保守的非线性系统。     

一类受随机激励的强非线性包装振动系统的随机平均

对一类受有界噪声激励作用的强非线性包装振动系统使用随机平均法和MLP方法,给出了此类系统的随机平均方程和FPK方程.利用路径积分方法,初步得出了一些关于系统稳态响应的联合概率密度的模拟结果.     

随机地震激励作用下自复位结构的平稳响应

自复位结构是一种震后不需修复或仅需少量修复即可继续投入使用的新型抗震结构。目前有关自复位结构地震响应的研究多是在确定性激励下进行,鲜有涉及随机激励环境。假定地震动加速度过程为金井清过滤白噪声模型,研究了随机地震激励下单自由度自复位体系的平稳响应。应用广义谐波平衡技术分解旗帜形的恢复力,建立原系统的等效非线性随机系统。通过Stratonovich-Khasminskii极限定理作随机平均,得到关于幅值的近似一维扩散过程。建立并求解对应的FPK方程,得到关于幅值的稳态概率密度函数并进行参数分析。数值结果表明,能量耗散系数与屈服位移的减小能降低系统响应,同时,随着这两个参数的变化,系统会出现随机P分岔现象。通过蒙特卡罗数值模拟法验证了解析解的有效性。     

谐和与宽带随机激励下拟可积哈密顿系统的最优时滞控制

研究在谐和与宽带随机激励下拟可积哈密顿系统的最优时滞控制。首先,简要叙述谐和与宽带随机激励下的最优时滞控制问题的提法;其次,将时滞的控制力用非时滞的状态变量近似表示,从而将原时滞控制系统转换为非时滞的控制系统;然后,考虑到系统固有频率与谐和激励频率之间可能的共振关系,运用随机平均法,得到部分平均It随机微分方程,再运用随机动态规划原理,建立动态规划方程,即Hamilton-Jacobi-Bellman(HJB)方程,求解得到控制力,通过求解与完全平均的It随机微分方程对应的Fokker-Planck-Kolmogorov(FPK)方程或者Monte Carlo数值模拟得到系统的响应;最后,将上述控制策略应用于潜水艇纵轴振动控制,并通过Monte Carlo数值模拟结果来评估这一控制策略的控制效果和控制效率。     

窄带随机激励带集中质量梁的主参激共振

以受窄带随机激励带集中质量柔性梁为研究对象,采用多尺度法导出系统单模态主参激共振调谐方程组,结合FPK方程分析了力-幅特性下联合概率密度随激励幅值所出现的随机跳跃现象,结果显示:在三值响应范围内存在一外扇形峰及一内火山口峰,随着激励幅值减小,外扇形峰减弱而内火山口峰增强,表明响应逐渐从非平凡稳态响应向平凡稳态响应跳跃。     

二自由度碰撞振动系统的随机响应

用拟不可积哈密顿系统随机平均法研究了二自由度磁撞振动系统的随机响应，先将二自由度随机激励的碰撞振动系统表示成随机激励的耗散的哈密顿系统形式，然后用拟不可积哈密顿系统的随机平均法得到了以系统哈密顿函数为基本变量的一维It^↑o随机微分方程，最后用数值方法求解与该方程相应的稳态FPK方程，得到系统响应的平稳概率密度。两个算例的结果与数字模拟结果的比较表明了随机平均法在二自由度磁撞振动系统的随机响应分析中的有效性。     

随机激励下一类包装振动系统的随机平均

对一类在拟周期和随机联合激励作用下的杜芬系统使用标准随机平均法,求取平均方程的扩散和漂移系数,并推导出系统在非共振与共振情形下的FPK方程.     

受宽带随机激励的最优反馈控制

文章提出了基于平稳响应的随机最优反馈控制策略，研究了受宽带随机激励的Hamilton系统的最优反馈控制。首先应用拟Hamilton系统随机平均法建立平均后的Ito随机微分方程；接着求解相应的Fokker—Plank—Kol—mogorov（FPK）方程得到系统精确平稳解；然后将控制力的均方值和Hamilton能量均值结合作为系统控制指标，得出最优反馈控制规律；最后用两个例子详细说明了这一控制方法的实施过程的有效性，数字模拟结果与理论结果完全吻合。