基于牛顿谐波平衡法悬挂系统跌落冲击动力学性能评价

应用牛顿谐波平衡法求解跌落冲击条件下悬挂系统无量纲非线性动力学方程,获得无量纲位移及加速度响应的近似解析解,并给出无量纲位移最大值、加速度最大值与跌落冲击时间等跌落冲击性能评价的重要参数的解析表达。同时分别与四阶龙格-库塔数值解和变分迭代解析解比较,算例分析结果表明,由牛顿谐波平衡法获得的二、三阶近似解的精度满足工程需求,且三阶近似解精度优于二阶近似解。基于牛顿谐波平衡法解析解,建立系统跌落冲击破损评价的代数方程,使系统破损边界曲线的获得及相关参数影响分析更加方便,为非线性系统跌落破损评价提供了一种有效的分析方法。     

弹性圆柱壳液耦合系统内旋转重力波的近似解析解

应用流体力学和弹性力学知识,建立了弹性圆柱壳液耦合系统的非线性振动方程,利用平均法,得到了4个自由度的非线性振动方程组的一次近似解析解,求出了低频大幅旋转重力波幅值随激振力频率和幅值的变化关系曲线,分析了系统非线性振动过程的动力特性,从理论上进一步解释了壳液耦合系统在受高频激励下产生低频大幅旋转重力波的条件与原因,近似解析解与数值解和实验现象基本吻合。     

盘式分布拉杆转子系统扭转振动非线性动力学特性分析

随着燃气轮机技术的发展,盘式分布拉杆转子系统在燃气轮机等动力机械中得到广泛应用。主要研究盘式分布拉杆转子扭转振动的非线性动力学特性,通过考虑叶盘接触效应和拉杆等效简化,建立一个新的系统扭转振动方程。利用多尺度方法求解动力学方程解析解,并获得拉杆转子系统扭转振动幅频方程和解析曲线,根据奇异性理论获得系统转迁集,并利用动力学系统的扰动方程零解稳定性研究原系统的周期解的稳定特性,并发现系统动力学参数对其影响规律,并根据新模型建立实际结构参数与非线性动力学参数的联系,给出系统稳定性边界条件。分析结果对燃气轮机转子系统动力学设计具有一定的指导意义。     

阻尼环对齿轮系统轴向振动的减振特性研究

分析了齿轮系统的振动机理与阻尼环减振原理。建立了齿轮—阻尼环系统的轴向振动的动力学方程组,采用谐波平衡法求解动力学方程,得到了近似解析解,并与数值解进行了比较。在此基础上,采用一组典型参数,讨论了系统的幅频特性,并探讨了齿轮—阻尼环系统减振效果与阻尼环参数的关系。     

转动柔性梁横向振动的一种近似解法

通过随体坐标系的建立分析做定轴转动的刚柔耦合系统的变形运动,在考虑柔性梁轴向、横向变形和截面弯转的情况下,采用Green应变理论分析系统的几何非线性.然后用微元法从应力-应变的角度得出了系统的动力学方程.在考虑梁的几何非线性的同时,通过忽略其轴向变形,得出一个描述转动梁横向振动的强非线性方程.最后采用一种改进的L-P法求得了方程的一阶近似解,通过与能量法所得结果的比较表明,所得近似解有较好的精度.     

常磁场下铁磁矩形薄板的非线性固有振动EI北大核心CSCD

通过建立磁场中铁磁矩形板的力学模型,对其在常磁场下的非线性固有振动问题进行研究,并分析静载效应。根据哈密顿变分原理,得到磁场中铁磁矩形板的磁弹性非线性振动方程,给出磁化电磁力和涡流电磁力表达式。基于摄动展开法,确定静磁力作用下的静挠度和非线性扰动方程。应用伽辽金法与多尺度法,得出振动系统近似解析解和固有频率表达式。通过算例,给出了3种材料的矩形薄板固有频率随时间、磁场强度、初值、边长比等的变化规律特性曲线图。结果表明:固有频率随时间的增大,最终会趋于一定值,随上下表面磁场的变化,会呈现出对称的趋势,随边长比的增大,其频率会逐渐减小;系统呈现典型的非线性特征,解析解与数值解较为吻合。     

非线性包装系统跌落冲击动力学响应分析的NHB方法

以三次非线性缓冲包装系统为研究对象,建立系统跌落冲击动力学方程,应用牛顿谐波平衡（NHB）法获得系统跌落冲击动力学响应的一阶、二阶近似解析解,并获得产品位移、加速度响应最大值以及跌落冲击时间等重要参数的解析表达式。与龙格-库塔（R-K）数值分析解和变分迭代（VIM）近似解比较,算例分析表明,牛顿谐波平衡法二阶近似解与龙格-库塔数值解最为接近,随跌落高度增加二阶近似解精度有所降低,但相对误差控制在2.5%以内,能满足工程设计需要。研究结果可为非线性包装系统跌落冲击响应分析提供一种新的高精度近似分析方法。     

正切型非线性包装系统跌落冲击响应分析的何氏PEM与修正

目的分析得到正切型非线性包装系统跌落冲击的近似解析解,修正提高解的精度,以达到工程要求。方法采用解决普遍非线性振动问题的PEM,并针对跌落冲击动态方程的求解进行了算法修正,选取正切型非线性包装系统跌落冲击模型为算例,求解得到了一阶近似解;与包装工程中的能量法结合,对近似解进行了修正。结果修正后的最大位移响应、最大加速度响应、系统响应周期与Runge-Kutta数值解非常接近,相对误差小于4%。结论研究为非线性包装系统跌落冲击响应分析提供了一种新的科学有效的近似分析方法。     

考虑几何非线性的旋转薄壁圆柱壳进动响应分析

选取悬臂旋转薄壁圆柱壳作为研究对象,利用能量法推导了其振型进动因子,并考虑了阻尼以及几何非线性的影响.应用Donnell's简化壳理论建立考虑几何非线性以及振型进动的非线性波动方程,使用Galerkin法对非线性波动方程进行离散化,获得模态坐标上的非线性微分方程组,分别应用Runge-Kutta法和谐波平衡法对其进行数值求解和近似解析求解,并分析了近似解析解的稳定性.结果表明,几何非线性不影响振型进动因子,但使系统的频率响应曲线具有多值性和跳跃性.     

三次型非线性包装系统跌落冲击响应分析

目的分析得到三次非线性包装系统跌落冲击的近似解析解,修正提高解的精度,以达到工程要求。方法采用解决普遍非线性振动问题的何氏参数展开法,并针对跌落冲击动态方程的求解进行算法修正,选取三次非线性包装系统跌落冲击模型为算例,求解得到一阶近似解;与包装工程中的能量法结合,对近似解进行修正。结果修正后的最大位移响应、最大加速度响应、系统响应周期与Runge-Kutta数值解非常接近,相对误差小于0.05%。结论为非线性包装系统跌落冲击响应分析提供了一种新的科学有效的近似分析方法。     

非线性包装系统跌落冲击动力学响应分析的NHB方法

以3次非线性缓冲包装系统为研究对象,建立系统跌落冲击动力学方程,应用牛顿谐波平衡法(NHB)获得系统跌落冲击动力学响应的1阶、2阶近似解析解,并获得产品位移、加速度响应最大值以及跌落冲击时间等重要参数的解析表达式。与龙格-库塔(R-K)数值分析解和变分迭代(VIM)近似解比较,算例分析表明,牛顿谐波平衡法2阶近似解与龙格-库塔数值解最为接近,随跌落高度增加2阶近似解精度有所降低,但相对误差控制在2.5%以内,能满足工程设计需要。研究结果可为非线性包装系统跌落冲击响应分析提供一种新的高精度近似分析方法。     

轴向移动局部浸液单向板非线性动力学分析

研究轴向移动局部浸液单向板的非线性动力学特性及稳定性。建立单向板非线性振动方程,考虑几何非线性、轴向移动、轴向张力、阻尼、液固耦合作用及非线性气动载荷,利用Galerkin法对振动方程离散化,获得模态坐标的非线性微分方程组。对离散的非线性方程组分别用近似解析法、数值方法进行分析,研究系统的主共振特性。     

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.     

圆形薄膜自由振动的理论解

本文研究圆形薄膜的自由振动。首先根据哈密顿原理建立薄膜横向振动的动力学方程,然后采用分离变量法,导出时间t\、径向坐标r和环向坐标 变量分离的2个二阶常微分方程和1个贝塞尔方程并分别求解,求得周边固定圆形薄膜、扇形薄膜自由振动的理论解,从而得到固有频率及其振型的解析表达式。最后,应用ANSYS有限元计算软件计算上述几种类型自由振动的频率及其模态并与理论解比较。ANSYS有限元数值解与理论解二者十分接近,理论解是有限元数值解的下限。     

关于线性和非线性系统内在的本质联系——多自由度非线性系统的定量和定性分析

多自由度非线性振动问题是历史性国际难题,其求解方法有数值解和渐近解析解或两者结合.基于近代有限元和子结构模态综合法的动力学建模方法,获得非线性系统动力学微分方程,其自由度几乎没有限制,对左端首次近似齐次方程进行模态分析,选取对响应有贡献的部分本征对,同样对右端激励和非线性伪力作模态变换,得到减缩后非线性系统耦合动力学微分方程.用数值方法求出系统非线性响应进行定量分析,也可获得在指定参数的变动中可能发生的主谐、超谐、亚谐和组合共振,极限环和分岔、混沌等各种非线性振动现象,但其缺点是不能作一般性定性分析.渐近解析解可进行分岔混沌现象的定性分析,但迄今只限于单、两自由度系统.若系统进入共振状态,系统响应相应急剧增加到大振幅振动,振动从微幅线性振动过渡到大幅非线性振动,因之系统运动主要由所涉及的各阶单一主模态所控制.这可称为"单模态共振理论".当发生共振时,单模态理论可把多自由度系统变换为解耦的多个单自由度系统,因之可采用渐近解析法逐个进行分岔混沌等定性分析,这就克服了高自由度非线性系统定性分析的困难.为了剖析线性和非线性系统内在的本质联系,论证了首次近似表征线性系统特性的主模态是沟通线性振动和非线性振动之间的桥梁,揭示了高自由度线性振动和非线性振动都是以线性主模态呈现其运动规律.     

长基线水声定位系统中一种迭代声速修正算法

长基线水下目标定位算法主要根据几何原理进行定位,目前常用的解算方法是根据几何原理列出方程组,直接对方程组进行解算得到目标位置的近似解。通过对长基线定位算法方程组的几何分析,选取不同几何交汇点作为目标近似解,比较各目标近似解的定位精度并找到最优解;同时依据解算算法及其几何关系,提出一种迭代声速修正算法,不但提高了同步工作方式下阵内目标点的定位精度,而且算法复杂度低,实现简单。最后,通过仿真分析验证了此算法的有效性。     

壳板凸肩叶片的分岔特性研究

研究壳板凸肩叶片的静态和全局动态分岔。应用Donnell’s简化壳理论建立了壳板凸肩叶片的非线性振动微分方程,并考虑了几何非线性、阻尼、凸肩接触面正压力、摩擦力等因素。运用伽辽金方法对非线性振动微分方程离散化,应用平均法对离散后模态方程组进行解析分析,获得系统主共振情况下的平均方程和分岔方程。利用奇异性理论,得到了系统的转迁集和分岔图。通过研究平均方程的全局行为,得到了壳板凸肩叶片系统参数在各区域变化时系统周期解的变化过程及其具有的非线性动力学特性。研究壳板凸肩叶片的分岔特性可以为壳板凸肩叶片系统的动力学优化设计以及稳定性控制提供理论依据。     

纵向磁场中导电薄板的亚谐共振

基于麦克斯韦方程和弹性动力学理论,导出了纵向磁场中导电薄板的非线性磁弹性耦合振动方程和电动力学方程,运用伽辽金法推得了两对边简支导电条形板的达芬型振动方程.针对亚谐波共振问题,应用多尺度法进行求解,得到了相应的近似解析解和幅频响应方程以及非平凡解存在条件.应用李雅普诺夫稳定性理论,对解的稳定性进行了分析,得到了稳态解稳...     

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。     

Winkler地基上材料非线性矩形薄板主参数共振研究

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。