一类三自由度含间隙系统的分岔与混沌

通过对工程中一种三自由度弹簧摇床的建模,选择一个碰撞界面作为Poincaré映射的截面,解析法和数值法相结合,证明三自由度含间隙系统通向混沌的道路不仅有典型的倍周期道路、拟周期道路和阵发性混沌,而且还存在包含Neimark-Sacker分岔的倍周期道路、包含叉式分岔的倍周期道路等复杂的混沌演化过程。对该系统分岔与混沌行为的研究,为工程实际中含间隙机械系统和冲击振动系统的优化设计提供了依据。     

一类非光滑机械系统的Hopf分岔与混沌

通过用四阶Runge-kutta数值积分法和Poincare映射法对系统复杂动力学现象进行的仿真，对一类简谐激振力作用下的双边不对称复杂约束系统的动力学行为进行了分析，证实单自由度含间隙系统中存在Hopf分岔，分析了系统周期运动的Hopf分岔以及通向混沌的拟周期道路。对其分岔与混沌行为的研究为工业实际中含间隙机械系统和冲击振动系统的优化设计提供了理论依据。     

螺旋锥齿轮间隙非线性系统的分岔与混沌

建立了含间隙的7自由度螺旋锥齿轮动力学方程,结合分岔图和最大Lyapunov指数曲线研究了分岔的演化过程及系统参数对系统分岔和混沌行为的影响.结果表明,分岔图与最大Lyapunov指数曲线从不同层面反映了系统随参数变化的全局特性,揭示出系统随参数变化在周期n、拟周期和混沌运动间反复演化复杂过程的全景;随参数变化系统经三种途径嵌入混沌:经倍周期分岔,由长周期运动嵌入混沌;经Hopf分岔产生拟周期运动,由"磕碰"运动嵌入混沌;拟周期运动经锁相嵌入混沌;负载的加重、阻尼系数的增大和刚度系数的减小有利于扩大系统的稳定区域,减缓、抑制分岔和混沌.     

一类离心调速器的Hopf分岔及其混沌控制

研究了受外部扰动的离心调速器系统的复杂动力学行为。通过系统运动的拉格朗日方程和牛顿第二定律,建立了离心调速器系统的动力学方程,应用Lyapunov直接方法分析了该系统平衡点的稳定性。利用相图分析了系统超混沌吸引子的特性,通过Poincaré截面和Lyapunov指数研究了系统的超混沌行为,通过仿真系统的分岔图和相图分析了系统通向混沌的道路,并且验证了该系统的分岔图与Lyapunov指数谱是完全吻合的。通过对系统施加非线性反馈控制器,并选取合适的反馈系数,可以获得各种不同的所需的稳定周期轨道。对受外部扰动的离心调速器系统施于此控制,计算机数值模拟结果表明,这种控制方法简便有效,控制范围广。     

含间隙强非线性扭振系统的分岔行为研究

建立了含间隙旋转机械强非线性扭振系统的动力学方程。应用MLP法求解谐波激励下强非线性系统的解析近似解,并运用MLP法与多尺度法结合的方法得到该系统的分岔响应方程。采用奇异性理论研究了系统在非自治情形下的分岔特性,得到不同参数下系统的分岔形态。最后通过具体算例,利用数值模拟的方法得到系统在强非线性项参数变化下的分岔行为,发现随着系统参数变化系统发生周期运动、倍周期运动以及混沌等多种运动形态的复杂动力学行为。研究结果为分析间隙引起的旋转机械传动系统扭振特性提供一定的理论指导和参考。     

含对称刚性约束振动系统的周期运动和分岔

研究了两类含对称刚性约束振动系统的周期运动和分岔。刚性约束导致两振动系统在简谐激振力作用下发生碰撞振动,并呈现不同的碰撞形式。对比两类系统的相关结果,讨论了间隙值和激振频率对两振动系统对称碰撞周期运动的稳定性和分岔的影响,分析了对称碰撞周期运动的分岔规律。对于较大的间隙值,激振频率的递减通常导致对称碰撞周期运动首先发生Neimark-Sacker分岔;对于较小的间隙值,激振频率的递减通常导致对称碰撞周期运动发生叉式分岔。研究了单周期对称碰撞运动、单周期反对称碰撞运动、单周期4-碰撞运动、倍周期4-碰撞运动和倍周期6-碰撞运动的Neimark-Sacker分岔。研究结果表明间隙值和激振频率的变化可能导致含对称刚性约束振动系统呈现复杂且形式多样的概周期碰撞运动。     

多自由度含间隙振动系统周期运动的二重Hopf分岔

基于Poincaré映射方法和数值仿真分析了多自由度含间隙振动系统对称型周期碰撞运动的稳定性与二重Hopf分岔。应用映射的中心流形和范式方法,研究了高维映射在其Jacobian矩阵两对复共轭特征值同时穿越复平面单位圆周情况下的余维二分岔,分析了映射在二重Hopf分岔点附近的双参数开折,揭示了含间隙振动系统在二重Hopf分岔点附近的动力学行为。含间隙振动系统在二重Hopf分岔点附近存在对称型周期碰撞运动、对称型周期碰撞运动的Hopf分岔、环面分岔及“轮胎”型概周期吸引子。环面分岔导致了半吸引不变环和复杂的“轮胎”型概周期吸引子。     

一类两自由度分段线性非光滑系统的分岔与混沌

研究了一类两自由度分段线性非光滑系统周期运动的分岔现象和混沌行为.求出系统在各分界面处的切换矩阵,应用Floquet理论分析了该系统周期运动发生Neimark-Sacker分岔和倍化分岔的条件,然后建立Poincare映射,通过数值方法进一步揭示了系统发生的Neimark-Sacker分岔,倍化分岔和亚谐分岔现象.对该系统分岔和混沌的研究,有助于工程中此类弹性碰撞系统的优化设计.     

汇流传动齿轮系统分岔与混沌研究

为研究齿轮系统中侧隙等非线性因素对汇流传动齿轮系统的影响,考虑齿侧间隙、传动误差、时变啮合刚度和布局参数的影响,建立了含有两个齿轮副的三齿轮系统动力学模型。分别从啮合刚度的相位差、激励频率和载荷比三个方面出发,研究了各个参数的变化对齿轮系统动态特性的影响。为了判别周期运动和混沌行为,采用了庞加莱映射、频谱分析和基于混沌时间序列的lyapunov指数分析手段。结果表明,在改变诸如频率比、载荷比等一系列系统参数的情况下,左右齿轮副表现出同周期运动并存、不同周期运动并存、倍周期分岔、混沌等丰富的非线性动力学行为。     

裂纹转子的分岔与混沌特性分析

本文用数值方法研究带裂纹Jeffcott转子的分岔与混沌振动特性。研究结果表明 ,当裂纹较深时 ,裂纹转子在参数共振转速附近存在丰富的周期、拟周期振动和混沌运动 ;裂纹转子振动进入混沌的途径主要通过二次Hopf分岔实现。这些结论 ,为旋转机械裂纹转子的诊断提供了一些有益的证据     

带有轴承间隙的裂纹转子分叉与混沌特性

在考虑到轴承间隙的同时构造了开闭裂纹转子系统的动力学模型,依据此模型对裂纹转子的非线性特性进行了分析,结果表明,转子系统不但具有周期和拟周期解,而且还出现了分叉和混沌等非线性动力学现象。同时,对带有轴承间 裂纹转子所表现的特异症状进行了研究,其结果可用于旋转机械的故障诊断。     

碰撞阻尼器系统的分岔、混沌与控制

对碰撞阻尼器振动系统推导了周期解存在的条件，并利用Poincare映射和数字仿真进行了分岔与混沌运动的研究。计算结果表明，这种非线性碰撞振动系统在特定的参数条件下，除了稳定的周期运动形态外，还会沿着倍周期分岔、HOPF分岔及拟周期环面破裂等分岔进入混沌运动。因此，为了有效地利用碰撞阻尼器特性控制振动，在设计和使用碰撞阻尼器时应考虑参数满足周期运动的条件，避免由于自身的非线性特性而产生的混沌运动。     

Leading Chaos to Period by Two Unfeedback Methods in a Two-degree-of-freedom Vibrating System with Two Rigid Constraints

The equations of the asymmetrical periodic motion in a two-degree-of-freedom vibrating system with two rigid constraints are constructed analytically.Its Poincaré mapping equation is established too.Periodic motions of the system and their routes to chaos are also illustrated by numerical simulation.The ranges of the system excited frequency from periodic motions to chaotic motions are obtained.The chaotic motions of the system are shown by diagrams of Poincaré mapping,phase portraits and diagrams of bifurcation.The chaos controlling methods by the addition of constant load and the addition of phase are dissertated and analyzed numerically by the numerical solution.The chaos of the system is controlled by the two methods.The allowable range controlling variables and the steady orbits of the controlled system are obtained.     

非线性振动 分叉和混沌理论及其应用

本文主要是从非线性振动的角度出发综述了近年来国内外在非线性振动、分叉和混沌理论及其应用方面的主要成果和发展前景。首先,本文回顾了非线性振动理论的历史,阐述了应用分叉和混沌理论研究非线性振动系统的必要性,进而给出了近期非线性振动八个重点方面的研究方向。其次,我们详细地综述了非线性振动系统的解析方法、非线性振动系统的局部分叉理论及分析方法、非线性振动系统的全局分叉及混沌、非线性随机系统的振动与分叉理论四个方面近期国内外研究工作的主要成果和进展。最后,本文说明了今后分叉和混沌及其应用于非线性振动的主要研究内容。     

考虑非线性涡动时裂纹转子的分叉与混沌特性

分析了裂纹转子在非线性涡动影响下的动力学行为，特别是系统响应的分叉与混沌特性。通过大量数值计算表明：当刚度变化比ΔＫ较大时，系统在亚临界转速区的１２Ωｃ、２３Ωｃ附近具有丰富的非线性力学行为，有可能出现倍周期分叉、拟周期响应及混沌现象。随着ΔＫ的增大，在１２Ωｃ、２３Ωｃ附近周期解分别由低频进动分量分叉和谐波分量分叉两种不同的方式变到拟周期。随继续增大，首先在２３Ωｃ附近出现混沌，通向混沌的道路一方面是由拟周期进入，另一方面则与周期３解有关。当ΔＫ非常大时，在１２Ωｃ附近也由拟周期通向混沌。本文还发现许多周期３解随初值的改变而变为其它周期数解的情形。     

非线性涡动时裂纹转子的分叉与浑沌特性研究

分析非线性涡动裂纹转子中刚度变化比△K，裂纹角β，不平衡参数U对系统分叉及浑沌行为的影响：在转速区Ω=2Ωe／3附近，当△K较大时，会出现分叉及浑沌现象，β对这些行为有很大影响。在Ω=Ωc／2附近，当△K很大时，无论β为何值，将由拟周期通向浑沌。U作为一种外部因素，将使系统的非线性行为得到激发或抑制。     

双CSTR连续发酵及其混沌行为

运用现代分叉理论,研究了双CSTR耦合系统中乙醇发酵过程中的多定态和振荡现象。计算表明,多定态普遍存在,同时振荡受到多种因素的影响。同单CSTR相比,双CSTR可加强反应深度,大幅度提高产率。最后运用数值方法研究了CSTR连续发酵系统,在强迫激励下(固定周期激励幅值,增加激励频率)由周期解过度到混沌的演化过程,并用时间历程、相图、功率谱和Lyapnov 指数作了验证。     

考虑随机扰动时裂纹转子系统的分叉与混沌特性

应用Monte-Carlo随机模拟法，分析了白噪声扰动下裂纹转子系统的非线性特性。着重研究了当随机扰动存在时，裂纹转子中刚度变化比、转速比等参数对系统分又及混沌行为的影响。数值模拟表明，在拟周期与混沌解及其临近的分叉参数区间，随机扰动对系统的响应有比较显著的影响，且随机扰动的幅值越大，其影响也越明显；而在周期解处，随机扰动对系统响应的影响比较小。