复杂非线性系统的动力学理论与方法

1 项目所属领域 本项目属基础力学范围,涉及非线性动力学理论中具有挑战性的主要国际前沿领域,如复杂非线性系统的振动、稳定性、分岔、混沌及控制。2 主要工作内容 在国家自然科学基金“九五”重大项目和国家973子课题等24项基金资助下,本项目建立了较高维数复杂非线性系统新的动力学理论和方法,突破了传统非线性振动理论发展的瓶颈,完善和发展了非线性振动理论,揭示了若干     

振动磨机的分段线性研究

引入奇异性理论研究一类分段线性振动磨机的动力学特性，详细分析其在不同参数域的工作特性，为设计新型振动磨机提供理论依据。     

具有任意个准循环坐标的拟綫性运动方程组在概周期振动状态下的非定常解

本文用漸近法的思想給出了求具有任意个准循环坐标的拟綫性运动方程組在榁芷谡穸刺碌姆嵌ǔ=獾囊桓龇椒āN闹惺紫冉哂芯彵湎凳哪饩Q性运动方程組化成标准形式。研究了在榁芷谡穸刺路枪舱袂樾问钡姆嵌ǔ=狻T诠舱袂樾蜗?研究了当具有r个共振关系(其中包括內共振)时在榁芷谡穸刺碌姆嵌ǔ=狻     

Banach空间二阶微分方程初值问题解的存在唯一性

结合单调迭代法方法有Ｍｏｎｃｈ不动点定理给出了Ｂａｎａｃｈ空间二阶微分方程初值问题解的存在唯一性定理,对文献「１」中结果做了本质改进。     

柱基结构非线性复杂动力学行为

研究了刚性基础桩模型,探讨这类桩基结构物在参数激励下的非线性分岔特性;深入研究了非线性基础模型,考虑桩土的相互作用问题及土的非线性特性对承受各向循环荷载的桩的影响,得到不同参数域上响应曲线拓扑结构分岔图;讨论了系统参数对结构稳定性的影响,得到一些新的结果。     

机翼颤振的非线性动力学和控制研究

介绍应用现代非线性动力学和控制的理论和方法对机翼颤振问题进行的一些研究,主要包括3部分:①针对用活塞理论建立的(高)超音速流中机翼的颤振方程,首先进行稳定性分析,证明Hopf分岔导致系统颤振失稳.然后应用规范型直接法推导出Hopf分岔的规范型,分析其系数表明,随着飞行马赫数提高,Hopf分岔由超临界形式变成亚临界形式,对结构的危害性增大;②针对不可压缩流中具有立方非线性俯仰刚度的二元机翼颤振,应用wash-OUt滤波器技术进行主动控制.对于引入的wash-out滤波控制器,先按Hopf分岔条件确定线性控制增益,再用规范型直接法得到受控系统的规范型,由分岔类型与规范型系数的关系确定非线性控制增益,从而可以将危害性较大的亚临界Hopf分岔变为危害性较小的超临界Hopf分岔;③基于空间Poincare百截面并引入轨迹追踪技术,改进胞映射方法,分析初始条件对含双线性结构刚度因素的机翼颤振的影响.结果显示,初始条件对系统动力学行为有着很大的影响.当两段刚度之比小于某临界值时,不同的初始条件会导致平衡点、极限环振动、复杂的周期运动、混沌和发散运动等不同的运动形式.     

POD方法在转子系统降维中的应用(英文)

将POD(Proper Orthogonal Decomposition)方法应用到转子动力系统中.建立一端松动的7个自由度非线性转子模型,考虑到混沌信号中包含各种不稳定的周期轨道,因此含有较多的系统信息,利用POD方法从混沌信号中获得一组POMs,并将原系统投影到该组POMs(Proper Orthogonal Modes)上,得到原系统4个自由度的近似等效模型,通过降维前后模型的定性性质比较,包括轴心轨迹、相图、分岔图等的比较可以看出降维后系统较好的保持了原系统的动力学特性,说明POD方法对于该模型降维是有效的.     

滑动轴承不平衡弹性转子系统周期运动的稳定性

利用快速Galerkin方法，结合Floquet理论，在较大的参数范围内研究了滑动轴承不平衡弹性转子系统周期运动的稳定性并进行了数值模拟。研究发现，考虑转子弹性后，较小的不平衡量使得转子刚性较大的系统Hopf分岔提前，而使得转子刚性较小的系统Hopf分岔滞后。系统刚性不同使得倍周期分岔形状发生了很大的变化，从而使得系统在参数空间的失稳途径不同。在较小的不平衡量范围内，随着转速的增大，转子刚性较大的系统失稳方式有两种，而转子刚性较小的系统失稳方式只有其中一种。在较大的不平衡量的范围内，无论转子刚性大小，系统失稳方式相同。     

一类高余维静态分岔问题分析

分析了一种特殊的分岔，讨论了它的范式和普适开折问题。对Z2对称情况，给出了普适开折和相应分岔图。因在开折参数不等于0时，其分岔图分别具有树枝分岔和简单分岔的特征，将该分岔点为半树枝／半简单分岔点。对Z2对称性破缺的情况，利用奇异性理论，导出了余维数为5的普适开折的所有4种形式，并结合具体的应用给出了其部分分岔图。     

旋转轴横向振动和其能源的相互影响

本文利用帮加装的解非线性微分方程的小参数法研究了旋转轴横向振动和其能源的相互影响,不但研究了共振特性,而且也研究了非共振情况下的振动性质。利用本文所得的结果能计算和说明位于共振区域时生什么条件下会发生所谓“卡住”现象,并能较KOHOHEHOB.O.等研究工作者给出了更准确的稳定运动的区间。利用所得的简单公式可选择使振动系统正常工作时。发动机等的有关参数。最后对研究与本问题类似的问题时,小参数法与渐近法的适用性作一比较。