轴向运动梁横向非线性振动研究

应用增量谐波平衡法(IHB法)研究轴向运动梁横向非线性振动的内部共振．根据哈密顿原理建立非惯性参考系下轴向运动梁的横向振动微分方程,采用分离变量法分离时间变量和空间变量并利用Galerkin方法离散运动方程,再应用IHB法进行非线性振动分析,研究了在固有频率之比ω20／ω10接近于3：1情况下,外激励频率ω在ω10,ω20附近的具有内部共振的基谐波和次谐波响应．数值结果表明了IHB法是一个求解轴向运动体系非线性振动的非常有效的半解析、半数值的方法。     

纵横向耦合轴向运动梁的自由振动响应研究

研究轴向运动梁在纵向与横向振动耦合下的自由振动响应,尤其是在横向第1,2固有频率之比ω1/ω2接近1:3内共振条件下的系统响应.利用哈密顿原理建立非惯性参考系下轴向运动梁的振动微分方程,采用分离变量法分离时间变量和空间变量并利用Galerkin方法离散,得到了运动梁含有2次和3次非线性项的运动微分方程.利用增量谐波平衡法(IHB法)分析纵向与横向振动耦合时非线性振动复杂的频幅响应曲线,探讨了相互耦合下系统在横向前2阶固有频率附近没有横向外激励作用下的自由振动响应,揭示了很多复杂而有趣的非线性现象.     

电磁与机械载荷作用下导电梁式板的超谐波共振

研究了电磁与机械载荷共同作用下梁式薄板的非线性超谐波共振问题．在给出薄板的电磁弹性运动基本方程及电磁力表达式的基础上,推得了横向稳恒磁场和机械载荷共同作用下梁式薄板的振动方程;应用伽辽金积分法,进一步导出了相应的非线性振动控制微分方程．采用多尺度法进行求解,得到了稳态运动下的幅频响应方程．最后,通过算例,给出了相应的幅频响应曲线图和时间历程图,分析了板厚、磁场及激励幅值对系统振动的影响．     

轴向运动梁横向非线性振动模型研究进展

综述了描述轴向运动梁横向非线性振动的两组数学模型的研究进展.在轴向运动梁径向和横向平面非线性振动耦合模型的基础上,总结了两组横向非线性振动模型的推导,以及在自由振动、受迫振动、参激振动工况下两组横向模型的近似解析比较的研究进展.在直接数值离散方法的基础上,总结了两组横向模型在各种工况下对平面耦合模型近似程度的研究进展.最后提出若干尚待深入研究的问题.     

非线性压电振动能量采集器的振动特性与实验研究

为了提高线性压电振动能量采集器的输出特性,在线性压电振动能量采集器悬臂梁末端引入Duffing非线性磁力,构造了一种双稳态非线性压电振动能量采集器;综合考虑能量采集器的动态振型与轴向应变分布情况,建立了系统非线性机电耦合集总参数运动控制模型,并利用4阶、5阶Runge-Kutta算法对能量采集器的非线性振动特性进行了数值模拟;利用谐波平衡法计算获得了能量采集器的幅频响应方程,数值分析了激励频率、激励幅值以及磁铁间距等对系统非线性振动特性的影响,发现双稳态运动可以极大地提高能量采集器的频率响应范围和能量采集效率,并且能量采集器在低频、低幅值激励情况下可以产生大幅值周期运动;最后,通过实验对数值计算结果进行了验证.     

基于非线性能量阱的深海柔性张力腿的振动抑制

本文研究了基于非线性能量阱的深海柔性张力腿的振动抑制问题.考虑端部参数激励和非线性能量阱(NES)作用下的张力腿力学模型,采用哈密顿变分原理推导出非线性振动控制的运动微分方程,利用伽辽金法进行离散化.通过参数分析和数值仿真计算,得到柔性张力腿的横向位移模态振动响应,同时还对比分析了NES与调谐质量阻尼器的减振性能.结果表明,相同情况下NES具有更为显著的减振效果,并且可以通过调整NES吸振器的参数,达到最优振动控制效果.     

受轴向激励弹性支承梁的稳定性分析

对于广泛存在的弹性支撑梁,首次呈现支承弹簧刚度对轴向激励下梁横向振动稳定性的影响.应用Hamilton原理,建立了两端由线性弹簧支撑的受轴向激励梁的动力学控制方程.通过解析方法计算了受轴向压力梁的固有频率,得到了支撑弹簧刚度与系统固有频率和临界轴力的关系.Galerkin截断后,通过多尺度法和Runge-Kutta法,计算得到了梁参激振动稳态响应的半解析与数值解.讨论了激励幅值、支撑弹簧刚度、平均轴力对系统非线性响应幅值及软硬特性的影响.利用Routh-Hurwitz稳定性判据,求得系统的参激稳定边界,着重讨论了支撑弹簧刚度、阻尼系数的影响.研究发现,边界支撑弹簧的刚度可以显著改变受轴向激励梁的参激稳定边界.因此,研究结果将为广泛存在受到轴向激励结构的设计提供指导.     

石墨烯树脂复合材料板1∶3内共振非线性动力学分析

石墨烯是一种新型的碳纳米材料,将石墨烯添加到不同基体中可达到增强基体力学性能,并优化结构的效果.本文主要研究了在悬臂边界条件下石墨烯复合材料板的非线性动力学行为,通过Halpin-Tsai模型计算了复合材料板的等效杨氏模量,运用一阶剪切板理论和Hamilton原理得到复合材料板的非线性动力学方程.通过模态缩聚,得到复合材料板横向位移的运动控制方程.应用Rayleigh-Ritz法计算出复合材料板的固有频率,发现第二阶与第四阶固有频率间存在1:3的关系.利用多尺度法研究了复合材料板在1:3内共振情况下的非线性振动响应,通过数值模拟分析了外激励对板结构非线性振动响应的影响.结果表明:横向外激励对复合材料板的非线性动力学行为影响较大,对实际工程具有一定的指导意义.     

参数激励和外激励联合作用下薄板的非线性动力学

研究了在参数激励和外激励联合作用下四边简支矩形薄板的非线性动力学.基于von Karman理论,推导出了在参数激励和外激励联合作用下四边简支矩形薄板的动力学方程.利用Galerkin法对偏微分方程进行三阶离散,得到一个三自由度的常微分方程.考虑1:2:4内共振-主参数共振-1/2亚谐共振的情况,利用多尺度法得到了薄板系统的六维的平均方程.最后,采用数值方法研究了薄板的周期和混沌运动.结果发现外激励对薄板的混沌运动是敏感的.     

路面激扰与电磁激扰下电动轮车辆系统非线性全局动态特性研究

为研究电动轮车辆系统在路面 电磁联合激励下的非线性振动特性,并挖掘参数与初始条件协同作用下系统全局动力学信息,建立了计及悬架系统和轮胎的非线性弹簧力和阻尼力的电动轮车辆系统两自由度1/4垂向振动非光滑非线性时变动力学模型,考虑外部激励的谐波性和随机性以及电磁激励的分段周期性,得到了含谐波性、随机性和周期性的复杂外激励模型,分析了驱动电机转速与多初值的关联性对系统动力学共存行为及其分岔的影响规律,研究了共存运动的多样性及其吸引域的拓扑构型,揭示了转速对系统全局动力学稳定性的影响机理.结果表明：电机转速与多初值协同作用诱发系统出现多样性的共存运动,共存运动吸引域的拓扑结构复杂多样,部分共存运动的振动幅值可能较大亦可能很小,其全局动力学稳定性差异较大.电机转速与初值的协同作用对电动轮车辆系统非线性振动和全局动态特性的影响不予忽视.本文研究对电动轮车辆系统的动态性能改善和结构优化具有重要的理论意义和工程价值.     

用微分求积法分析轴向移动粘弹性梁的非平面非线性振动

用微分求积法分析了轴向移动粘弹性梁非平面非线性振动的动力学行为.轴向移动粘弹性梁非平面非线性振动的数学模型是一非常复杂的非线性偏微分方程组.首先用微分求积法对其控制方程组进行空间离散,得到非线性常微分方程组,然后求解常微分方程组得到数值结果.在数值结果的基础上结合非线性动力学理论,利用分叉图、时间历程图、相图对其非线性动力学特性进行了分析.     

可伸缩复合材料悬臂梁的非线性动力学建模及分析

首先,根据Reddy给出的考虑高阶剪切效应的层合理论,气动弹性活塞理论,利用Hamilton原理,对考虑采用基于活塞理论的一阶非线性气动力和面内参数激励的联合作用下的轴向可伸缩复合材料悬臂梁进行非线性动力学进行建模,得到其偏微分动力学控制方程.然后对控制方程无量纲化,利用Galerkin方法对控制方程进行了截断,得到三个可反映可伸缩悬臂梁横向振动的无量纲形式的常微分非线性动力学方程,只要选取适合的复合材料及其相关参数,使用数值方法就对模型在外伸和回收过程中的相关振动特性进行了分析.     

轴向基础窄带随机激励悬臂梁的稳定性

基于Kane方程,建立了含耦合三次几何及惯性非线性项轴向基础激励悬臂梁动力学方程．采用多尺度法,对所得方程进行一次近似展开,着重计算了窄带随机主参激共振时系统平凡响应的最大LyaPunov指数及随机稳定性问题,并通过直接数值积分验证了所得稳定区域的有效性．     

粘弹性传动带的分岔特性和混沌振动分析

研究了粘弹性传动带横向振动的分岔特性和混沌动力学行为．将传动带视为沿轴向运动的抗弯刚度较 小的粘弹性梁模型,同时考虑变形的几何非线性和材料的非线性因素,运用弹性力学方法建立了其横向振动 的偏微分方程,利用 Galerkin 方法得到了时空坐标解耦的二阶非线性动力学方程,重点探讨了带速波动对系统 动态特性的影响．采用数值方法对系统的运动响应进行仿真,分岔图和 Poincaré图表明：随着平均带速和波动 幅值的变化,系统出现周期振动和混沌振动,倍周期分岔是产生混沌振动的途径．     

Nonlinear free transverse vibrations of axially moving Timoshenko beams with two free ends

In this paper, nonlinear transverse vibrations of axially moving Timoshenko beams with two free ends are investigated. The governing equations and the associated boundary conditions are derived by the extended Hamilton principle. The method of multiple scales is applied to analyze the nonlinear partial differential equation. The natural frequencies and modes are investigated by performing the complex mode approach. The effect of natural frequencies with the stiffness and the axial speeds are numerically dem...     

A Lagrange–Eulerian formulation of an axially moving beam based on the absolute nodal coordinate formulation

In the scope of this paper, a finite-element formulation for an axially moving beam is presented. The beam element is based on the absolute nodal coordinate formulation, where position and slope vectors are used as degrees of freedom instead of rotational parameters. The equations of motion for an axially moving beam are derived from generalized Lagrange equations in a Lagrange–Eulerian sense. This procedure yields equations which can be implemented as a straightforward augmentation to the standard equations of motion for a Bernoulli–Euler beam. Moreover, a contact model for frictional contact between an axially moving strip and rotating rolls is presented. To show the efficiency of the method, simulations of a belt drive are presented.     

轴向可伸缩复合材料悬臂梁的非线性振动研究

以航空领域中可变体机翼的伸缩变形过程为研究对象,对可伸缩悬臂复合材料层合梁的时变非线性振动进行理论研究.建立可伸缩悬臂复合材料层合梁在外载荷作用下的非线性动力学模型;根据时变系数非线性动力学方程研究时变非线性振动特性.分析可伸缩悬臂复合材料层合梁在外伸与收缩变形过程中的非线性动力学特性.从数值结果上看:模型的外伸速度、飞行速度对振动的影响较大,初值对振动的影响较小.     

粘弹性传动带非线性振动实验研究

利用实验方法研究粘弹性传动带的非线性振动.实验装置中的粘弹性传动带是同步带,通过伺服电机进行驱动,当电动机转速在某一恒定值上下变动时,带中的张紧力也会呈现周期性变化.通过改变传动带中张紧力的频率和幅值,得到了粘弹性传动带的频率响应曲线和周期运动、倍周期运动以及混沌运动的波形图和相图.