非线性弹簧支承悬臂输液管道的分岔与混沌分析

研究悬臂输液管道系统在自激励、参数激励和外激励联合作用下的非线性动力学行为,揭示系统运动的规律。建立了非线性弹簧支承悬臂输液管道的运动微分方程,以线性弹簧支承条件下悬臂梁的固有频率和振型函数作为近似,采用李兹-伽辽金方法对非线性运动微分方程进行离散化,经过数值计算,利用分岔图、相图和功率谱图分析系统的非线性动力学响应,得到了流体平均流速和流体与管道质量比对系统周期运动和混沌运动的影响规律。研究结果表明,当流体平均流速较小时,系统的响应首先表现为周期运动,随着流体平均流速的增大,系统的响应通过系列倍周期分岔而进入混沌运动,又经由系列倍周期倒分岔转化为周期运动。随着流体与管道质量比的减小,系统出现混沌运动的临界流体平均流速值减小,这说明通过改变流体与管道质量比参数可以控制系统的振动形态。     

齿轮-轴承系统非线性混沌控制参数摄动与轨道偏差分析

针对齿轮-轴承系统混沌响应减振控制问题,建立了含多间隙的系统非线性振动模型,模型中考虑了齿侧间隙、轴承径向间隙等非线性激励因素。通过系统状态模型与变分转换求解了Jacobi矩阵与敏感度矢量,结合微分流形理论和OGY(Ott-Grebogi-Yorke)控制法对混沌吸引子高周期轨道控制不稳定维数变异情形改进控制条件;采用Newton-Raphson数值法搜寻到混沌吸引子内部镶嵌的P8和P10等不稳定周期轨道不动点,发现二者Jacobi矩阵特征值谱中均存在模为1的临界复共轭特征根,目标周期轨道表现非双曲性。以轴承预载荷为名义控制参数,对P1、P2、P4、P8和P10等周期的多阶段控制表明状态迁移点附近存在短暂混沌瞬态振荡,高周期轨道控制精度下降、轨道偏差增高,控制稳定后参数摄动按受控周期轨道状态规律演化。     

基于谐波平衡的参激系统非线性参数识别频域法

将快速傅立叶变换（FFT）与谐波平衡非线性参数识别法相结合应用于非线性参数激励系统的参数识别。通过数值模拟,研究了Mathieu-Duffing方程在周期、倍周期和混沌响应下的参数识别,以及误差分析。结果表明其不仅识别结果精度高,而且速度快,并能有效地解决系统在非周期响应状态下的参数识别问题。     

两端弹性支承裂纹管道的非线性动力学特性

研究两端弹性支承输流管道含圆周方向裂纹时的非线性动力学特性。首先,推导出裂纹管道的模态函数与局部柔度系数,然后运用Galerkin离散技术将管道运动方程在模态空间中展开,采用非线性动力学仿真方法得到管道系统响应随各参数变化的分岔图和最大Lyapunov指数图。数值结果表明,这种两端弹性支承的特殊边界裂纹管道在参数激励、自激励和外激励联合作用下,表现出丰富的非线性动力学特性,分别出现周期运动、概周期运动、阵发性混沌和混沌等多种响应形式。     

风电齿轮箱两级行星齿轮传动系统的非线性动力学特性

考虑风电齿轮箱两级行星轮系传动系统各齿轮副的时变啮合刚度、综合啮合误差和齿侧间隙等非线性因素的基础上,建立了广义坐标下增速齿轮箱两级行星齿轮传动系统的动力学模型,采用变步长Gill积分法对该模型进行求解;采用分岔图、相图、FFT频谱图、poincaré截面图及最大Lyapunov指数图分析了激励频率和啮合阻尼比对系统振动响应及分岔特性的影响。结果表明:系统在多种非线性因素的耦合作用下会表现出丰富的非线性动力学行为,随着激励频率的增大,系统在混沌运动、拟周期运动和倍周期运动之间切换和变化,且退出混沌的方式多为倒分岔;在保证系统传动效率的前提下适当提高系统的啮合阻尼比,能够明显弱化和抑制系统的混沌运动,减小其振动幅度,对提高系统的稳定性具有一定的作用。     

一般支承条件下输流管道的非线性动力学特性研究

摘要: 研究两端一般支承垂直放置的输流管道系统,采用非线性动力学分析方法,研究其在自激、参数激励和外激励联合作用下的非线性动力学特性,分析系统出现混沌运动的参数条件和进入混沌运动的途径。数值仿真结果表明,随着平均流速和质量比的增大,系统响应交替出现周期和混沌运动两种形态。系统进入混沌运动的途径为倍周期分岔,由混沌转化为周期运动的途径为倍周期倒分岔。混沌运动和周期运动出现的参数与流体的平均流速和管道端部的支承/约束刚度有很大关联,随着管道端部约束刚度的增大,系统出现混沌运动的区域减小,说明管道端部的约束刚度有益于抑制混沌运动的发生。     

基于混沌激励与吸引子分析的结合面损伤识别方法

工程结构在使用寿命周期内,各种环境因素会导致结合面出现损伤,从而威胁结构的完整性和功能性,甚至诱发安全事故。研究了一种利用混沌激励与吸引子几何特性进行结合面损伤识别的方法,采用混沌振动信号激励待测结构,对采集到的加速度响应信号进行相空间重构,并构造了一种基于吸引子局部方差计算的特征参量用于损伤识别,同时研究了影响特征参量的主要参数。设计了悬臂梁结合面损伤识别实验,控制固定端螺栓预紧力的下降来模拟结合面损伤,利用上述方法对结合面的损伤状态进行了识别。结果表明：本文方法能够识别结合面的损伤状态,所构造的特征参量随损伤程度改变单调变化,响应测点配置、特征参量计算参数等对损伤识别的效果有影响。     

非线性弹性地基上悬臂输流管的受迫振动

本文综合考虑地基的剪切效应、非线性刚度和粘滞阻尼的影响,建立了非线性Pasternak地基上输流管的运动控制方程。基于Galerkin法研究了基础激励作用下非线性弹性地基上悬臂输流管的非线性动力学行为,着重讨论了基础激励和地基剪切刚度对系统动力学特性的影响。结果表明：系统在基础激励作用下具有非常复杂的动态响应,包括多种形式的周期、概周期和混沌运动;地基的剪切刚度对系统的动态特性有重要影响,随着地基剪切刚度的增大,在基础激励参数区域内系统的概周期和混沌运动窗口逐渐减小,当地基剪切刚度足够大时,系统将始终处于周期运动状态。     

基于振动测试的非线性参数识别方法

研究了利用特殊的正弦扫频技术识别非线性参数的方法。该方法利用目前线性系统成熟的模态分析技术,并结合等效线性化理论,通过振动测试识别结构的非线性参数,可以建立一个更加准确的模型来反映非线性结构的动力学特性,从而提高模型的预测精度。该方法包括两部分：（1）常位移测试识别非线性刚度;（2）常速度测试识别非线性阻尼。常位移测试是在一次正弦扫频过程中,通过调整各频率下的激励力幅值使得位移响应的幅值为常数,获得一组频响函数,通过模态分析获得等效刚度;改变位移响应的幅值进行多次测试,获得多组等效刚度;对获得的一系列恒定位移响应下的等效刚度进行曲线拟合,即可获得所有线性和非线性刚度参数。常速度测试与其类似。以三自由度非线性系统为例,进行了常位移测试和     

物理非线性杆动力分析的有限元分析

本文利用有限元方法对物理非线性粘弹性等直杆受轴向简谐外力激励的动态响应进行了数值计算。分析了其发生分叉和混沌的参数特性,发现当作为参数的外激励振幅小于某一临界值时,系统的响应是规则的周期振动,若大于该值,系统的出现分叉和混沌,文中给出了特定参数下的奇怪吸引子图形以及参数空间上的分叉图。     

控制Mathieu方程中混沌的三种方法分析

利用数值仿真的方法，对一类Mathieu方程一欧拉动弯曲问题进行了研究．利用分岔图、相图等揭示了该系统经由倍周期分岔通向混沌的路径，另用时间响应图、相图和功率谱图来表明系统非线性状态．通过分岔图来选择适当的控制参数，利用耦合控制法、x｜x｜控制法和周期激振力控制法对欧拉动弯曲问题中的混沌行为进行了有效的控制．结果表明，通过这三种方法，都可以将系统的混沌运动控制到稳定的周期轨道。     

单辊驱动轧机水平非线性参激振动机理研究

在考虑轧辊和轧件间摩擦力和水平方向非线性刚度和阻尼的基础上,建立了单辊驱动轧机水平非线性参激振动模型,用多尺度法求解了振动系统在主参数共振情况下的一阶近似解,给出了振动系统的频率响应方程,用数值方法研究了定常解的稳定性,并用分岔图、Poincare映射和Lyapunov指数方法分析了刚度波动对轧机水平非线性参激共振的影响。     

一种新的非线性系统脊骨线提取方法

脊骨线对于非线性系统的判断、描述和参数识别,具有重要的意义;而现有的脊骨线提取方法大多理论上较为复杂,且有局部线性化误差较大、数据波动剧烈等问题,限制了工程应用。提出一种新的非线性系统脊骨线提取方法,该方法利用非线性系统自由振动响应的一次谐波分量,计算谐波信号峰值点的瞬时频率,可以方便地提取脊骨线;这种新的非线性系统脊骨线提取方法理论明确、简单,计算方便,易于工程应用。通过三个数值算例说明了该方法的有效性,同时将此方法应用于非线性描述,并综合讨论了非线性描述的几何方法;并基于此方法进行了非线性系统参数识别,取得了良好的效果。     

齿轮-轴承系统非线性振动混沌吸引子周期轨道控制

考虑轴承支撑齿轮传动系统建立了含多间隙的系统非线性动力学模型,模型中考虑了时变啮合刚度和综合传动误差等因素。基于OGY混沌控制改进策略对高维非双曲齿轮系统实施了多周期混沌控制,采用Newton-Raphson迭代法搜寻了P1、P2、P4和P8等多组不稳定周期轨道(Unstable Periodic Orbits,UPO)不动点,求解了各UPO解对应的Jacobi矩阵特征值和局部参数敏感度矢量,结合Poincaré截面等工具解析了混沌吸引子向P10周期轨道转换时的轨道间隔及迁移特性。在2 000周期步下对混沌吸引子实施了P1、P2、P4、P8和P10等多种周期组合式控制,结果表明在状态转换阶段,尤其30周期步内控制参数摄动量发生激增,此后恢复稳定且保持与目标控制轨道相同周期的状态演化;多周期轨道持续控制时周期状态越高,控制难度越大,所需参数摄动量相应增加。研究结果在理论上有助于齿轮系统混沌响应减振控制。     

具有间隙和振动边界的自激振动系统的非线性振动

以初轧机轧制过程中产生自激振动为例,在考虑振动系统具有间隙及振动边界的特殊情况下,建立了初轧机自激振动力学模型。对所建模型的分析表明,该系统具有多种非线性振动形式,即周期振动、概周期振动直至混沌振动。应用Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面、分叉图和最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数等多种方法描绘了这些振动的形式。研究结果分析、诊断及控制这类系统及相关振动系统的振动提供了新的思路。     

压电复合材料层合板的混沌动力学研究

压电复合材料具有独特的机电耦合性、比强度高、比刚度大和抗疲劳性能好等优点,越来越广泛地被应用于航空航天等工程领域中。根据Reddy的三阶剪切变形层合板理论,研究了受面内横向外激励力、面内纵向参数激励和面外参数激励以及压电参数激励联合作用下四边简支矩形复合材料层合板在1:2:4内共振情况下的六维平均方程。考虑平均方程存在一对双零特征值和两对纯虚特征值的情况,利用规范形理论进行化简,得到与原方程拓扑等价的最简规范形,然后在此基础上利用能量相位法从理论上分析得到系统会产生同宿的多脉冲跳跃现象;同时,基于平均方程,通过数值仿真,发现系统会产生混沌运动,具有跳跃现象。     

Auto-identifying Diagnostic Symptom of Nonlinear Vibration

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙｔｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｓｉｎａｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｇｅ[1 ] .Ｔｈｅｄｉａｇ ｎｏｓｉｓｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｌｉｎｅａｒ ｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙｍａｙａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｅｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｔｈａｔｉｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｌｉｎｅａｒ.Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓａｒｅａｌｌｎｏｎｌｉｎｅａ…     

压缩映射-参数微扰控制混沌

提出一个压缩映射-参数微扰控制混沌动力特性的新方法，通过对系统可调参数的瞬态小干扰反馈，将非线性动力系统中出现的混沌运动，引导到嵌入在混沌吸引子内无数不稳定周期轨中预期的一个轨，并使之稳定。本方法用于控制非线性转子系统和Duffing振子系统的混沌运动、数值结果表明该方法有效。