耦合故障转子系统的非线性动力学分析

为研究多故障耦合对转子系统动力学的影响,建立刚性支承下的裂纹-碰摩耦合故障转子系统动力学模型,采用四阶Runge-Kutta方法对方程进行数值求解,对比分析系统在定子刚度以及裂纹深度等参数变化下转子系统的动力学响应。借助系统的分岔图对其非线性动力学行为以及系统稳定性进行分析,得到故障和转速之间的作用规律。结果表明,随着参数的改变,系统会呈现出丰富的动力学行为,包括单周期、多周期、拟周期和混沌等,该研究结果为汽车中驱动电机转子系统的设计和故障诊断提供了理论依据。

二阶非线性耦合动力学系统守恒量的扩展Prelle-Singer求法与对称性研究

将扩展Prelle-Singer法(扩展P-S法)用于求x=Ф1(x,y),y=Ф2(x,y)类型的二阶非线性耦合动力学系统的守恒量,得到了积分乘子满足的微分方程与守恒量的一般形式,并讨论所得守恒量的Noether对称性与Lie对称性.最后用扩展P-S法求得了四次非谐振子系统的两个守恒量,并讨论了系统的对称性.

三自由度二阶非线性耦合动力学系统守恒量的扩展Prelle-Singer求法

用扩展Prelle-Singer法(扩展P-S法)求三自由度二阶非线性耦合动力学系统的守恒量,得到了6个积分乘子满足的确定方程、约束方程和守恒量的一般形式,并讨论了确定积分乘子的方法.最后,用扩展P-S法求得了三质点Tada晶格问题的两个守恒量.

具有平方、立方非线性项的耦合动力学系统1∶2内共振分岔

对一类具有平方、立方非线性项的耦合动力学系统 1∶2内共振情形进行了研究· 首先 ,用直接方法求出该系统 1∶2内共振时的NormalForm ,该系统的NormalForm中 ,不仅含有平方非线性项 ,同时还含有立方非线性项· 通过采用适当的变量变换 ,将 4维分岔方程约化成 3维 ,进而得到单变量 4次分岔方程· 最后用奇异性理论 ,研究了一类普适开折的分岔特性· 该方法可用于 4维中心流形上流的强内共振时的分岔行为分析·

钻头钻柱系统非线性耦合动力学仿真

本文在分析钻头—岩石互作用力的基础上 ,建立了考虑钻头钻柱纵向、横向和扭转相互耦合的系统非线性动力学模型 ,对具体钻头系统进行了仿真。仿真结果表明 ,由于钻头的扭转振动 ,使其顶部的扭矩发生变化 ,并有一定规律性 ,相对来说较为平缓 ,但有时有负扭矩出现。钻头在井底作无规律的横向振动 。

时滞耦合系统非线性动力学的研究进展

随着对自然界客观规律的深入认识,工程系统设计的精细化和复杂性要求也与日剧增.在许多耦合的动态系统设计过程中要考虑由耦合过程的时滞所引发的动力学行为,该时滞来自于与传感系统、作动系统和控制系统耦合的过程.耦合时滞也广泛存在于交通、系统生物学、电子通讯、神经和信息网络等技术中.本文首先从耦合时滞出发,在以时滞为中心的耦合系统复杂动力学机制、时滞镇定耦合系统的实验基础和实现、快慢变时滞耦合系统动力学和时滞神经网络同步和去同步4个方面,对耦合时滞诱发的动力学研究进展进行综述.着重介绍了时滞耦合系统中耦合时滞诱发的高余维分岔奇异性及新的定量分析方法、中立型时滞微分方程的规范型计算、具有耦合时滞的非线性系统中耦合时滞和非线性参数的辨识方法与实验实现、快慢变时滞耦合系统的张弛振荡、耦合时滞诱发的网络系统的同步模式切换等问题的研究进展;然后在应用方面重点介绍了车床磨削加工过程中耦合时滞诱发的颤振及其机理、具有惯性项和耦合时滞的神经网络系统中耦合时滞诱发的高余维分岔和复杂动力学、时滞动力吸振器与隔振装置的设计与实验实现.最后,从耦合时滞系统的一般性理论和工程应用两个方面展望了近期值得关注的一些问题.

磁悬浮飞轮储能系统机电耦合非线性动力学研究

针对磁悬浮飞轮储能系统的"磁悬浮飞轮-发电机"机电耦合非线性动力学特性进行研究.通过推导磁悬浮飞轮储能系统在偏心条件下的动能、势能、发电机系统的磁场能以及系统的耗散函数,由Lagrange-Maxwell方程建立磁悬浮飞轮系统和两相四极永磁发电机系统的机电耦合动力学方程.采用数值法对0.6MW磁悬浮飞轮储能系统进行了仿真分析,研究结果表明,系统机电耦合非线性方程存在稳定的与转速同频的基频和三倍频周期运动解,且基频振动幅值比三倍频振动幅值大.对于稳定的磁悬浮储能飞轮机电耦合系统,飞轮转速增大,或磁轴承系统刚度减小或阻尼增大,或磁场能(电枢反应磁场能或永磁励磁磁场能)减小,可使系统的非线性振动幅值减小.而增大磁轴承系统的刚度,或减小磁轴承系统的阻尼,或增大系统的磁场能有可能破坏机电耦合系统的稳定性,使飞轮失稳.

横摇作用下气囊-浮筏耦合船用转子系统的非线性动力学特性

为了研究横摇作用下气囊-浮筏耦合船用转子系统的非线性动力学特性,针对船舶横摇运动对气囊-浮筏耦合船用转子系统的影响,建立了横摇与非线性油膜力共同作用下系统的动力学模型,并对动力学方程进行无量纲化处理。采用数值方法求解无量纲方程得到系统的动力学稳态响应,重点研究转子转速和横摇幅值变化对系统动力学特性的影响。研究结果表明:横摇作用下的气囊-浮筏耦合船用转子系统,随着转子转速的增加,运动状态由准周期过渡到混沌;与无横摇作用时系统相比,振动幅值明显增大,运动状态更为复杂。一般情况下横摇作用下系统的分岔与混沌特性不受横摇幅值增减的影响,但其振动幅值会随着横摇幅值的增大而以非线性的形式增大。

微系统动力学中的若干非线性问题

微系统是近十多年迅速发展的新兴交叉学科领域．微系统动力学是微系统科学中的重要组成部分．微系统一般具有固有的非线性．本文从建模、分析、设计、控制、实验、测试、材料及制造等几方面归纳了微系统动力学中的若干非线性问题，并对今后的研究方向进行了展望．

微板机电耦合非线性动力学分析

以弹性薄板小挠度弯曲理论为基础,采用林滋泰德—庞加莱法对微板机电耦合动力学响应进行摄动,求出满足精度要求的动力学响应解。在算例分析中,以静电微泵泵膜为研究对象,进行了实例计算。计算结果表明,这种非线性分析方法得到的动力学响应在精度上更加具有优势,能够有效增加系统设计的合理性,提高设计精度。

非保守非线性刚-热-弹耦合动力学的Lagrange方程

如何将Lagrange方程应用于弹性动力学,一直是国内外学术界关注的理论和应用研究课题.在这类问题获得基本解决之后,Lagrange方程应用于耦合动力学的理论难题又摆在我们的面前.本文采用Lagrange Hamilton体系,成功地将Lagrange方程应用于非保守非线性刚 热 弹耦合动力学.进而应用非保守非线性刚 热 弹耦合动力学的Lagrange方程推导出非保守非线性刚 热 弹耦合动力学的控制方程.讨论了应用耦合动力学的Lagrange方程解决实际工程技术问题的途径.

机电集成超环面传动系统非线性机电耦合动力学

项目负责人：许立忠（E-mail：xlz@ysu.edu.cn）依托单位：燕山大学项目批准号：510753501.项目简介机电集成超环面传动集超环面行星传动技术、驱动技术和控制技术于一体,是一种新概念的机电集成广义复合传动。该传动结构紧凑,输出转速和转矩可控、可以使现有机电系统的结构组成大为简化。除航空、航天和车辆等要求结构紧凑的领域外，尚可用于机器人控制和飞行器制导等控制精度要求高的技术领域，具有广阔的应用前景。

《带轮耦合粘弹性传动带系统的非线性动力学研究》

国家环境保护城市噪声与振动控制工程技术中心刘彦琦博士后申报的《带轮耦合粘弹性传动带系统的非线性动力学研究》获2012年国家自然基金项目资助。

复杂转子-轴承系统非线性动力学特性分析

针对现有方法在求解复杂转子-轴承系统非线性动力学特性时的不足,提出了基于动网格技术的计算流体力学和转子动力学相结合的流固耦合计算方法。首先建立滑动轴承轴心轨迹的运动方程,然后采用动网格技术对滑动轴承流场进行非线性瞬态计算,得到动态载荷作用下转子-轴承系统的轴心轨迹。最后,通过对某复杂转子-轴承系统非线性动力学特性的分析对本文方法进行了验证。结果表明,方法能够准确分析复杂转子-轴承系统非线性动力学特性并可求得其轴心轨迹。

多自由度齿轮系统非线性动力学分析

建立三自由度多间隙齿轮系统耦合振动模型,综合考虑时变啮合刚度、齿侧间隙和轴承纵向响应等非线性特性因素的影响,并采用变步长4～5 阶Runge-Kutta 法对系统状态方程进行数值求解.构建系统的Poincaré 截面,得到系统的位移-时间映像图,通过分析位移-时间映像图,发现系统在支承间隙较小而支承刚度较大时更加稳定;根据分析位移-时间映像图的结论,选择合理的参数,画出系统随频率变化的分岔图,结合相图和Poincaré 映射图分析系统的非线性动力学特性,发现系统在不同激励频率下会发生Hopf分岔、倍化分岔和混沌等现象.

齿轮耦合的转子-轴承系统非线性动力特性的研究

在考虑齿轮时变啮合刚度、齿侧间隙、脱齿、挤齿及齿背接触 等因素的情况下，建立了齿轮耦合的转子—滑动轴承系统的多自由度动力学模型。用数值方 法研究了该系统的质量不平衡响应，结果发现，由于齿轮时变啮合刚度的影响，随着转速的 增加，系统动力学响应首先由周期运动向准周期运动变化，当转速超过某一值时，系统的响应将由准周期运动发展为混沌运动；由于混沌运动，转子将沿齿轮中心线方向产生很大的变 形，脱齿、齿背接触及挤齿现象也将发生，可能导致系统产生破坏。

全动舵系统柔性多体动力学建模方法

全动舵系统作为航天飞行器控制飞行姿态、调整飞行方向的部件,其动态特性对飞行器的正常工作起重要作用。为了开展带有电机伺服系统和舵轴间隙的全动舵系统动力学特性分析,提出基于柔性多体动力学方法的全动舵系统建模方法:采用Craig-Bampton方法建立典型舵面刚柔耦合降阶模型,采用多体动力学方法建立电动舵机连接机构与全动舵面连接,采用偶极子网格法建立基于模态的广义气动力模型。仿真结果表明,自建的模型预测颤振速度为1270 m/s,与商用软件预测对比的偏差小于2%,验证了该建模方法的正确、可行。研究表明,伺服系统的存在会令典型舵面响应存在较大跳跃现象,而舵轴间隙的存在则极大降低了舵面产生极限环振荡的临界速度。

伺服驱动系统机电耦合动力学特性分析

为探究电磁参数和机械参数变化对伺服驱动系统动态特性的影响,基于机械动力学和电磁学相关理论,建立一种包括电机电磁刚度和电磁阻尼的四惯量机电耦合模型;采用变步长4~5阶Runge-Kutta法对模型进行数值求解,得到系统的时间历程曲线、相平面图、庞加莱映射和幅频特性曲线;分析电磁刚度、激励频率和传动综合误差等参数的变化对机电耦合系统运动状态的影响。系统在不同电磁刚度取值下会导致系统经倍周期分岔转变为周期1运动,而后转变为混沌运动;当电磁刚度由5×10^(5)N·m/rad减小至10^(5)N·m/rad时,系统的最大幅值增大了7%;齿轮啮合误差等机械参数取值变化会使得系统运动状态发生变化,综合传动误差波动系数由0.05增大至0.2时,系统的最大幅值增大了16%。

矩形贮箱内液体非线性晃动动力学建模与分析

基于理想流体的假设,根据H-O原理建立了充液贮箱刚体平动与液体非线性晃动的耦合动力学方程, 通过引入改进的势函数描述刚体和液体之间的动边界.利用伽辽金方法对动力学方程进行了离散.针对液体非线性晃动情况,与ALE有限元方法、边界元方法的结果进行了比较,验证了方法的可行性.对刚体平动和液体非线性晃动耦合的情况,数值模拟了多种外力激励下系统的响应.利用等效力学模型解释了耦合系统固有频率升高的现象.

动车组滚动轴承非线性动力学特性分析

基于转子动力学和非线性动力学理论,建立了CRH1型动车组滚动轴承-车轴耦合系统非线性动力学模型,采用数值方法分析了不同工况下动车组轴承-车轴耦合系统的动力学响应与非线性特性,得到了加、减速过程中该系统的时域图、轴心轨迹、相图及Poincare映射图。仿真结果表明:动车组在加、减速过程中,轴承-车轴耦合系统处于混沌状态,振动比较剧烈,轴心轨迹表现为一种类随机运动,并且不同速度下系统的振动特性有所差异。