音叉弦线振动系统中的非线性动力学分析

文章建立了音叉带动弦线振动系统的非线性动力学理论模型,并对其进行了理论分析和模拟仿真研究,从理论上解释了弦线的长度和张力对系统振动的影响。理论分析和模拟结果都表明,当连接点接近驻波波节时,系统运动状态对初值的依赖性十分敏感,振动系统处于混沌运动状态;而当连接点接近驻波波腹时,系统处于稳定振动周期运动状态。计算机仿真结果与物理实验结果吻合得相当好。     

基于LabVIEW的非线性电磁力混沌实验仪的虚拟仪器设计

文章依据非线性动力学混沌理论,设计了非线性电磁力振动装置,并以此为基础,利用LabVIEW开发平台进行了虚拟仪器(virtual instrumentation,VI)设计。该虚拟仪器系统能对振动信号自动采集、实时处理、生成振动波形图和相图,可以直观观察混沌现象并可做定量研究。此外,系统还增加了理论计算模块,实验测量可与理论计算的波形图像进行对比。     

简支矩形薄板横向激励非线性振动特性的实验研究

对四边简支且受横向集中简谐载荷作用矩形薄板的非线性振动响应进行实验研究.利用捶击实验测得薄板的固有频率,在固有频率区域内对矩形薄板进行振动实验,对采集到的振动信号进行了相图和频谱分析,结果发现在矩形薄板的共振频率附近,在一定的激励幅值作用下,系统会产生倍周期分岔和混沌运动等复杂非线性现象.     

混沌运动特征的小波脊识别

介绍了一种分析混沌运动的小波脊方法,并将小波脊方法用于分析存在混沌运动的初轧机非线性振动中.研究表明,小波脊方法只需对系统状态变量的某一分量的时间历程进行分析,就可以区分出系统的周期运动、拟周期运动或混沌运动.该方法与Poincaré截面图和相图等方法进行对比,可以发现小波脊线更适应高维混沌系统的研究,并且由小波脊线代...     

音叉混沌实验仪的研制

依据非线性动力学混沌理论、采用音叉振动装置、运用虚拟仪器技术,开发了适应大学物理实验的音叉混沌实验仪。利用该实验装置可以结合虚拟仪器界面中的实验现象和理论计算结果,直观地观察和定量研究混沌运动状态。     

单摆振动分析

研究单摆的非线性振动,从是否有无阻尼和驱动力方面来分析它们对单摆运动的影响;用第一类完全椭圆积分求出了单摆振动的周期;利用MAPLE9.0作出了单摆周期随参数θ0的变化曲线以及在不同情况下单摆的相图.所得结论为:周期随参数的θ0增加而增加;当f取变值由小到大时,非线性振动的相图会出现由单周期解→倍周期解→四周期解…混沌→单周期解….     

弦振动实验中驻波波长的测量方法

弦驻波实验是大学物理实验之一。相比于早期的音叉,该实验采用了钢质弦线,不仅能观察到弦线上的驻波,而且还能听到弦线振动的声音,便于研究振动与声音的关系,有助于理解弦乐器的工作原理。文中基于新型弦振动实验仪器,对弦线上的驻波进行了研究,给出了驻波波长的两种测量方法,即驻波公式计算求波长和直接观察驻波求波长的方法,通过大量数据处理与分析,对两种方法进行了对比,为实验仪器的测评和改进提供一定的参考。     

对一个含非线性电容的三阶自治混沌电路的分析

本文提出了一个含有非线性电容的三阶自治混沌电路,对其进行理论分析,并利用Matlab进行数值仿真,发现该系统有非常丰富的非线性动力学行为。由分岔图和相图可以看出,该系统状态变化过程是从周期运动进入混沌,然后又由混沌回到周期运动。     

电动汽车振动信号混沌特性

为研究电动汽车的混沌动力学特性,对某款电动汽车进行了实车试验,并对试验数据进行了混沌动力学特性分析.首先,在铺路面上对电动汽车进行实车试验,测得轮心垂向、减振器上安装点垂向和电池底部中心垂向的振动加速度信号.其次,利用小波分析对信号进行降噪处理,比较了全局阈值降噪和分层阈值降噪的去噪效果,发现分层阈值降噪对信号的处理效果较好.利用降噪后的信号计算得到左前轮心垂向、左前减振器上安装点垂向和电池底部中心垂向信号的庞加莱截面和相图,并利用互信息法计算时间延迟、Cao法计算最小嵌入维,最后利用小数据量法得到最大李雅普诺夫指数.分析结果表明,汽车在铺路面上行驶时存在混沌运动.研究结果的应用,可使电动汽车在设计和分析时,能尽可能地避免系统混沌运动的产生.     

一类复摆系统的非线性动力学研究

通过对一类复摆系统的建模,利用数值分析法,较为全面地论证了复摆系统通向混沌的倍周期道路、拟周期道路等复杂的混沌演化行为.用相图、庞加莱映射图和分岔图等方式揭示出了系统混沌运动的形式和参数.对该系统分岔与混沌行为的研究,为工程实际中相关机械系统和振动系统的混沌预测和控制具有指导意义,同时对这些系统的优化设计提供了理论依据.     

双臂质量不同音叉振动周期与频率的研究

在分析音叉受迫振动的基础上,利用周期测定仪测定周期快捷方便的优点,将负载分别加在音叉某一臂上的不同位置,研究音叉的振动周期和频率与所加负载在音叉不同位置的关系,得到了随着位置的不同,音叉的频率与周期为非线性变化。当在音叉某一位置不变而逐渐增加负载质量,发现周期与质量为线性关系,并为正相关,而频率与质量为线性关系,但为负相关,而且正相关与负相关的线性相关系数很高。其结果揭示了振动周期和频率与音叉双臂质量不同时的关系。     

微石英音叉电学参数的有限元分析

以U形石英音叉为例，用耦合电压自由度的方式模拟电极，提出了石英音叉的静态集总电容模型，用有限元分析中的静态分析方法计算了静态电容参数．通过对电极作短路和开路处理，分别用模态分析和谐波响应分析方法计算了石英音叉的本征频率，两种分析计算结果相同．根据本征频率计算了石英音叉的动态等效电路参数，计算值在实测值的离散范围内．最后综合运用模态分析、谐波响应分析方法计算了石英音叉传感器的电压和电荷灵敏度；可为设计传感器放大电路提供必要的参考。     

均匀度理论在分形和混沌研究中的应用

证明了1维和n维欧氏空间中均匀分布的点集的均匀度定理,这是随机性点集空间性质研究的基础,也是混沌点集空间性质研究的基础;将均匀度理论应用于混沌研究中发现,从倍周期分岔到混沌的过程,均匀度（独占线长度）则从确定性收敛变为均方收敛。独战线长度可以用于鉴别混沌的程度,以此方基础定义并计算了混沌强度（chaomerty）。通过混沌强度可以实现对混沌模型和混沌序列的定量评价。混少不了可以解释为：轨道点集均匀化。     

混沌理论与形态设计实践

混沌科学是研究混沌运动、致力于发现这些背后隐藏的模式和细微差别的一门新学科,它揭示了世界的有序性、自相似性和普适性等特征。混沌理论在艺术形态设计领域具有广泛的应用性。将混沌理论引入形态设计,通过对自然混沌形态内在构型规律的探索,可以使设计师认识自然形态的发展规律;通过将自然形态内在构型规律应用于抽象形态的构型中,进而创造更多新的美的形态,最终为形态设计提供系统、科学的形态设计思维方法。     

双H型石英音叉陀螺驱动信号频率跟踪算法的研究

为提高双H型石英音叉陀螺驱动信号的稳定性,基于DSP设计了一种数字化闭环控制电路,依据双H型石英音叉陀螺在串联谐振频率点处工作时驱动叉指振动的幅度随频率变化的影响最小,通过相位控制实现了驱动信号频率的跟踪,并利用希尔伯特变换产生了一对正交的参考信号用作相位检测.实验结果表明,双H型石英音叉陀螺工作稳定后,驱动信号频率跟踪算法的相位标准差为4mrad,精度达到0.003 4Hz.     

梳驱动音叉式微速率陀螺仪的数学模型

介绍了梳驱动音叉式微速率陀螺仪的工作原理,给出了梳驱动音叉式微速率陀螺仪的工作原理图和结构示意图.利用刚体转动的欧拉动力学方程和牛顿力学定律,经过严格的力学分析和严密的数学演算,推导了梳驱动音叉式微速率陀螺仪工作时,该陀螺仪满足的微分方程模型.     

滚动轴承-转子-定子系统的碰摩故障分析

以某航空发动机实验器为基础 ,建立了轴承 转子 定子多自由度系统碰摩故障模型 ,研究了具有局部碰摩的滚动轴承 转子 定子系统的非线性特性 ,利用数值模拟分析了该系统的分岔与混沌运动 ,得到了该轴承转子定子系统在某些有实际意义的参数域内的非线性响应的Poincar啨映射图、分岔图、相轨线图、轴心轨迹图和幅值谱图 ,发现了该系统丰富的非线性混沌行为·分析结果表明 ,转子碰摩刚度与转子弯曲刚度比明显影响轴承 转子 定子系统运动特性·系统响应在较宽的刚度比范围内主要以混沌运动为主·随着刚度比的增加 ,系统响应中的混沌区域逐渐增加·在混沌运动区内存在大量的窄带周期窗口·所得结果可供高速旋转机械碰摩故障诊...     

Silicon carbide resonant tuning fork for microsensing applications in high temperature and high G shock environments

We present the fabrication and testing of a silicon carbide(SiC)balanced mass double-ended tuning fork that survives harsh environments without compromising the device strain sensitivity and resolution bandwidth.The device features a material stack that survives corrosive environments and enables high-temperature operation.To perform high-temperature testing,a specialized setup was constructed that allows the tuning fork to be characterized using traditional silicon electronics.The tuning fork has been operated at 600 ℃ in the presence of dry steam for short durations.This tuning fork has also been tested to 64 000 G using a hard-launch,soft-catch shock implemented with a light gas gun.However,the device still has a strain sensitivity of 66 Hz/με and strain resolution of 0.045 με in a 10 kHz bandwidth.As such,this balanced-mass double-ended tuning fork can be used to create a variety of different sensors including strain gauges,accelerometers,gyroscopes,and pressure transducers.Given the adaptable fabrication process flow,this device could be useful to micro-electro-mechanical systems(MEMS) designers creating sensors for a variety of different applications.