时滞反馈及轴力作用下弹性梁的非线性振动

基于时滞反馈控制策略及Euler-Bernoulli梁理论,建立了轴力作用下弹性支座压电耦合梁的非线性动力学模型.通过模态分析和线性稳定性分析,得到了压电耦合作用时滞反馈条件下的系统稳定性条件.采用Galerkin方法和非线性振动的多尺度法,从理论上推导出时滞动力系统的分岔响应.结果表明,对于某一确定的时滞,控制增益的变化可能会导致周期运动、拟周期运动以及混沌运动.     

三自由度耦合非线性振动的同步混沌

讨论了一个三自由度耦合非线性振动的混沌响应。利用非线性振动的模态分析方法,将这一高维非线性性系统降维到一维子流形上来研究,对降维解耦后的模态振动方程采用平面Ｍｅｌｎｉｋｏｖ方法,得到了系统发生同步混沌的临界条件,并进行了数值计算,从中得到了一些有益的结论。     

扁锥壳的非线性动力行为

由扁锥壳的非线性动力学变分方程和协调方程,在夹紧固定的边界条件下,用Galerkin方法得到一个含二次项的非线性微分方程.为了讨论混沌运动,对一类非线性动力系统的自由振动方程进行了求解.对于扁锥壳的非线性动力自由振动方程,给出了准确解.继而求出Melnikov函数,给出了发生混沌的临界条件,通过数值仿真证实了混沌运动的存在.     

一类非线性时滞Fokker-Planck方程的近似平稳解

研究了一类非线性随机时滞动力系统,特别考虑到描述这一系统的非线性随机时滞微分方程扩散项含有时间延迟效应;为此首先利用摄动理论导出了相应于非线性随机时滞微分方程的非线性时滞Fokker-Planck方程,然后利用平稳概率密度的一阶近似法得出了在时间延迟很小的情况下非线性时滞Fokker-Planck方程的一阶近似平稳解。     

非线性中立型时滞微分方程解的零点距估计

泛函微分方程振动解的零点分布作为方程振动理论的一个重要分支,使方程振动解的研究更加定量化,但目前对非线性及多个变时滞微分方程振动解零点距估计的研究成果还很少.本文通过非线性问题线性化处理,多个变时滞取上下界的方法,对一类一阶非线性多个变时滞中立型微分方程振动解的零点距进行了估计,获得了方程所有解都振动的充分条件,改进和推广了已有的一些的结果.     

求解非线性时滞反应扩散方程的有限差分格式

建立了一个用于求解非线性时滞反应扩散方程的有限差分格式,在空间和时间方向上该格式分别具有四阶和两阶精度,用上下解方法给出了有限差分解的存在和唯一性,建立了一个单调迭代用于计算有限差分解,数值结果显示了该方法的优越性.     

一类非线性脉冲时滞分数阶偏微分方程的振动分析

研究了一类带脉冲扰动及时滞效应的非线性分数阶偏微分方程解的振动性问题，利用积分平均方法和一阶脉冲时滞微分不等式的某些结果，建立了该类方程在Neumann边值条件下所有解振动的新的充分性判据，所得结果充分反映了脉冲量和时滞量在方程振动中的决定性作用.     

一阶非线性时滞差分方程的振动准则

在线性差分方程和的基础上,利用分析法和不等式法证明了一阶非线性时滞差分方程的所有解振动的充分条件,进而利用反证法,假设方程有一非振动解,结合均值不等式法,得出与条件矛盾的结果。于是得到了一阶非线性时滞差分方程在不同条件下所有解的振动准则,推广和改进了线性差分方程已有的相关结果。     

具有连续变量的奇数阶时滞差分方程的振动准则

文章研究了一类具有连续变量的奇数阶非线性时滞差分方程的振动性, 得出了该类方程所有有界解振动的几个充分条件,同时得出了该类方程振动的充分条件.     

径向拉伸面上磁流体边界层流方程的有限元数值解

研究流经径向拉伸面上的磁流体引起的稳定的二维边界层流的剪切力,利用一个等价变换将磁流体边界层流控制方程转化成与之等价的奇异积分方程,再利用Galerkin有限元方法将其转化成非线性方程组,最后利用Newton迭代法求解该非线性方程组的数值解,从而获得参数M取不同数值时该问题中流体剪切力的相应数值结果,并将该数值结果与前人的结果作比较。结果显示,该数值结果与前人结论基本一致,这说明Galerkin有限元方法也是一种解决磁流体边界层流的好方法。     

前屈曲耦合变形时功能梯度圆板的屈曲行为

基于经典板非线性理论,给出功能梯度板临界载荷的耦合前屈曲二级线性理论.假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向,并按成分百分比的幂指数函数形式变化.推导问题的基本理论方程,分析指出前屈曲耦合变形对功能梯度板稳定性有着不可忽略的影响并给出不同外因素作用下是否会发生屈曲现象的判断方法.研究结果表明,对于有耦合挠度的功能梯度板的失稳问题,现行求解临界力的方法可能给出完全不真实的解.原则上要按非线性或本文给出的二级理论求解,须计及耦合前屈曲及边界条件的影响.     

功能梯度材料变转速旋转悬臂板的非线性动力学研究

 以航空发动机压气机叶片为实际工程背景,将叶片简化为功能梯度材料的旋转悬臂板模型。基于Reddy的高阶剪切变形理论和von Karman的大变形理论,考虑了变转速和离心力的作用,由一阶活塞理论得到气动力的表达式,利用Hamilton原理建立了系统的非线性动力学方程。应用Galerkin离散法进行二阶离散得到系统的常微分控制方程。考虑系统1:1内共振和主参数共振的情况,利用渐进摄动法得到了旋转悬臂板系统四维直角坐标形式的平均方程。通过数值仿真研究了变转速旋转悬臂板结构的复杂非线性振动响应。结果表明,叶片转速的变化对系统动力学特性有着重要的影响,在不同的转速下,系统存在着周期运动、多倍周期运动和混沌运动等多种复杂非线性动力学行为。     

复合材料层合悬臂板的非线性动力学研究

 以飞机机翼的颤振为实际工程背景,考虑高阶横向剪切效应、几何大变形和横向阻尼的影响,基于Reddy的高阶剪切变形理论和von Karman的大变形理论,利用Hamilton原理对纤维增强复合材料层合悬臂板的非线性动力学问题进行了研究。建立了复合材料悬臂板在面内激励和横向外激励联合作用下悬臂板广义位移形式的偏微分运动控制方程。利用Galerkin方法,选取二阶模态对复合材料层合悬臂板偏微分形式运动控制方程进行二阶模态截断,得到了具有三次非线性项、参数激励项和横向激励项的常微分形式二自由度非线性动力学方程。在考虑主参数共振和1:2内共振的情况下,用多尺度法获得了复合材料层合悬臂板四维直角坐标形式的平均方程。在平均方程的基础上,利用数值方法分析面内激励和横向激励幅值对系统非线性动力学特性的影响,得到了1:2内共振时复合材料层合悬臂板动力学方程的平面相图、波形图、三维相图和频谱图。结果表明,随着外激励的变化,系统会出现单倍周期运动、多倍周期运动、概周期运动和混沌运动。     

FGM梁稳定性分析的DQ法

用DQ方法研究热荷载作用下功能梯度梁的稳定性问题.基于三阶剪切变形理论,采用能量原理推导梁屈曲问题的基本方程,采用DQ方法对所得基本方程和边界条件进行离散处理.数值求解固支边界条件下功能梯度梁的临界屈曲热载荷,并得到临界屈曲热载荷随梯度参数的变化曲线.三阶理论的方程很容易退化为一阶理论和经典理论下相应的方程.结果表明:...     

梁的弹塑性大挠度变形分析

采用理想弹塑性模型,基于Euler梁的几何非线性理论,建立了梁在机械载荷作用下的弹塑性大挠度变形问题的控制方程.包括轴线位移、横截面转角、内力等6个未知函数.该数学模型能够分析弹塑性材料梁在弹性阶段以及塑性区扩展阶段的变形.作为算例,应用打靶法数值求解了水平悬臂梁在自由端受竖向集中力作用下的弯曲问题,绘出了不同载荷参数下的弹性和弹塑性挠度曲线,分析了载荷参数和梁自由端挠度之间的关系.结果表明,打靶法是解决弹塑性梁大挠度变形问题的有效方法.     

层合复合材料剪切板的屈曲和后屈曲

基于Ｋａｒｍａｎ型精化理论,给出了层合复合材料剪切板的广义Ｋａｒｍａｎ大挠度方程,并讨论了该方程在各种特殊情况下的一系列退化形式．依据非线性Ｋａｒｍａｎ方程,运用位移型摄动技术研究了单向轴压四边简支层合剪切方板和矩形板的屈曲和后屈曲性态．给出了针对几种特殊情况的典型算例,并与其他理论结果和数值解作了比较．分析显示Ｋａｒｍａｎ型一阶剪切板理论具有较高的精度．     

损伤粘弹性正交铺设层合板的非线性振动分析

研究了考虑横向剪切变形和损伤效应的粘弹性正交铺设层合中厚板的非线性自由振动问题.基于一阶剪切变形理论、应变等效假设和Boltzmann叠加原理,建立了考虑横向剪切变形和损伤效应的粘弹性层合中厚板的非线性自由振动控制方程,且应用有限差分法、Newmark法和迭代法进行求解.算例中,具体讨论了损伤效应、不同跨厚比和长宽比对粘弹性层合板的非线性自由振动幅频响应曲线的影响.     

功能梯度材料Timoshenko梁的非线性大变形分析

采用打靶法研究了两端不可移简支功能梯度Timoshenko梁在横向非均匀升温下的大挠度弯曲问题.在精确考虑轴线伸长和基于一阶横向剪切变形理论的基础上建立了功能梯度Timoshenko梁受热-机载荷作用时的几何非线性控制方程,其中功能梯度梁的材料性质采用了沿厚度方向按照幂函数连续变化的形式.用打靶法数值求解所得强非线性边值问题,获得了横向非均匀升温时Timoshenko梁的静态非线性大变形数值解.绘出了梁的变形随温度载荷及材料梯度参数变化的特性关系曲线,并分析和讨论了温度载荷及材料的梯度性质参数对梁变形的影响.结果表明,由于材料的非均匀性,功能梯度梁中存在拉-弯耦合变形.     

材料梯度、几何非线性和高阶剪切效应对压电纳米梁力电特性的耦合影响

目的 压电材料由于其优越的力电性能在 MEMS / NEMS 得到广泛应用。 针对目前对压电纳米结构力电响应 计算忽视了微/ 纳米尺度下压电材料的挠曲电效应以及剪切效应问题,提出了囊括挠曲电效应和压电效应的功能 梯度压电(Functionally Graded Piezoelectric,FGP)纳米梁数学模型。 纳米梁由压电层和功能梯度层组成,其中功能 梯度层材料遵循幂律指数分布。 方法 首先,基于 Reddy 三阶剪切变形理论、非局部应变梯度理论(NGST)和哈密顿 原理,并考虑了 Von Kármán 几何非线性,获得了梯度梁的非线性力电耦合控制方程及相应的边界条件;然后结合 Runge-Kutta 方法和 Galerkin 方法得到了简支梁的线性和非线性固有频率以及均方根(RMS)输出电压。 结果 提出 的模型与已有文献结果对比十分吻合。 此外,数值结果表明挠曲电常数、压电常数、应变梯度尺度参数、非局部参 数、幂律指数和几何尺寸对非线性固有频率和均方根电压有影响。 结论 相较于 Euler 梁理论和 Timoshenko 梁理 论,采用 Reddy 三阶剪切变形理论得到的梯度梁在相同质量下具有更高的 RMS 电压,同时会降低非线性固有 频率。     

半解析法求解复合材料圆柱壳的非线性动力响应

基于一阶剪切变形理论,由Hamilton原理推导出包含横向剪切变形以及几何初始缺陷的圆柱壳的非线性动力方程,并用半解析法求解;位移及载荷沿周向傅里叶级数展开,由Galerkin方法得到微分方程组,通过有限差分法求解．讨论了径向载荷作用下的复合材料圆柱壳的动力响应问题．