基础-结构耦合系统受地震作用的非线性振动

以基础-结构耦合系统受地震作用的动力学方程为基础,考虑系统的固有特性和地震激励特征,研究基础-结构耦合系统受地震作用的组合共振问题。利用非线性振动的多尺度法,求得系统三频率组合共振的响应曲线,并分别进行数值计算。分析阻尼系数、地基参数、非线性因子和小参数等对共振的影响。计算结果可用于基础-结构耦合系统的动力设计。

非线性弹性地基上矩形薄板的非线性振动与奇异性分析

研究非线性弹性地基上小挠度矩形薄板的非线性振动,应用弹性力学理论建立非线性弹性地基上小挠度矩形薄板受简谐激励作用的动力学方程,利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程。根据非线性振动的多尺度法求得系统主参数共振-主共振情况的一次近似解,并进行数值计算。分析了阻尼系数、地基系数、激励参数等对系统主参数共振-主共振的影响。系统主参数共振-主共振曲线均具有跳跃现象。随着阻尼、地基系数的改变,系统响应曲线具有“类软刚度特征”。随着参数激励幅值的改变,系统响应曲线具有“类硬刚度特征”。应用奇异性理论得到系统主参数共振-主共振稳态响应的转迁集和分岔图。

弹性直杆在温度场中的非线性振动与奇异性

由伽辽金方法得到了弹性直杆热胀冷缩状态下受均布简谐激励的非线性振动方程。应用多尺度法求得了系统主共振的分岔方程和不同参数下的主共振响应曲线。随着温度的降低,主共振幅频响应曲线的振幅增加,共振区变窄。得到了主共振温度响应曲线的两种拓扑结构及其变化趋势。按照奇异性理论方法对主共振分岔方程进行了分析,得到了分岔方程的转迁集和分岔图。

单壁碳纳米管受电压激励非线性振动研究

选单壁碳纳米管为研究对象,研究单壁碳纳米管受电压激励非线性问题。碳纳米管两端固定与固定电极板对应,在外部电压激励下,组成一个电容器,根据梁理论建立碳纳米管系统的非线性动力学方程,此方程是一个非线性偏微分方程。应用多尺度法求得系统幅频响应方程,并进行了数值计算,分析了不同的参数对共振的影响。随着碳纳米管长度和交流电压的增加,不稳定区间逐渐增大,振幅增加;随着碳纳米管半径和极板距离的增大,不稳定区间逐渐减小,振幅减小,但当σ接近零时,振幅几乎不随系统参数变化而变化。

RLC电路弹簧耦合系统的非线性振动

为研究RLC电路弹簧耦合系统的非线性振动,通过拉格朗日-麦克斯韦方程,建立了受到简谐激励作用具有平方非线性的RLC电路弹簧耦合系统的数学模型。应用非线性振动的多尺度法,得到一种内共振和一种双重共振的一次近似解,并进行数值分析。讨论了激励、调谐参数等对系统的影响。发现在内共振2ω≈21ω,双重共振2ω≈2ω1且Ω≈1ω两种情况下,系统具有丰富的动力学现象。

有界窄带激励下扬声器静圈振动系统的主共振

根据拉格朗日麦克斯韦方程建立扬声器静圈振动系统的动力学模型,应用多尺度法得到在有界窄带随机激励下扬声器静圈振动系统的一次近似解及其稳态解,导出系统的ITO随机微分方程。采用矩法得到系统均方响应方程,并进行数值计算;分析扬声器静圈系统参数对主共振响应曲线和均方值的影响。主共振稳态解稳定的充分必要条件与系统一阶矩和二阶矩存在的充分必要条件是一样的;系统相轨随着随机扰动强度γ的增大,极限环变为扩散的极限环;增大音圈长度、磁场强度可以增大系统主共振的均方值;增大静圈电阻、阻尼系数可以减小系统主共振的均方值。

有界窄带激励下手臂系统主共振分析

应用多尺度法,对随机窄带激励下人体手臂与振动机械耦合系统的第1阶主共振进行分析,建立手臂系统的二自由度非线性动力学方程。依次求解系统第1阶主共振的幅频响应方程和Ito随机微分方程。为研究随机振动下变量的分布规律,使用矩估计法计算第1阶主共振随机均方响应期望和均方值的近似表达式。通过数值分析得到人体手臂系统内参数对主共振的影响。结果表明,第1阶主共振的均方响应曲线与它们的幅频响应曲线结构相近具有拓扑关系,增大外激励的幅值主共振振幅的均方值和共振区域均增大,而系统阻尼的增大则会使均方值和共振区域减小。非线性刚度系数的改变对系统影响很小。

基于学位论文与课程设计的“非线性振动”课程研究型教学实践

通过8届8轮"非线性振动"课程的教学实践,结合指导学位论文与课程设计的经验,提出研究型教学对课程、教师、教学方法的具体要求,总结"非线性振动"课程教学实践成果,指出研究型教学是培养学生创新能力的重要途径,培养、培训研究型教学师资是解决研究型教学的关键。

载流梁的热磁弹性振动分析

在弹性梁与磁弹性力学理论的基础上,应用动力学方法建立电磁场和温度场耦合作用下的载流梁的非线性热磁弹性耦合振动方程。应用Galerkin法导出了系统受电磁力和热力共同作用的非线性振动微分方程组。通过数值计算,给出了不同系统参数下的系统振动的时程图和相图。

受机械力作用金属／陶瓷功能梯度板的非线性振动模型

研究机械力作用下金属，陶瓷功能梯度薄板的建模问题。应用弹性理论和Galerkin方法建立小挠度金属，陶瓷功能梯度薄板受横向机械力作用的非线性振动方程。

改进多尺度法求解圆形极板机电耦合系统强非线性振动的研究

研究圆形极板机电耦合系统的强非线性问题。按照弹性力学理论建立圆形极板机电耦合系统的动力学方程,并利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程,即杜芬-马修方程,有两个外激频率。将参数变换的思想应用到多尺度法中求得系统的参强联合共振的幅频响应曲线,分析了不同的参数对共振的影响。

碳纳米梁受电压激励的非线性振动分析

选取电荷、广义位移为电路耦合机电系统的广义坐标,得到系统的动能、势能、电能及耗散函数。根据经典的拉格朗日-麦克斯韦方程建立数学模型,得到的振动方程是弱非线性Duffing方程。应用多尺度法求得系统的主共振的幅频响应方程,并进行了数值计算,分析了不同的参数对共振的影响。随着碳纳米梁长度和交流电压幅值的增大,振幅和共振区增大;随着碳纳米梁与固定极板间距和阻尼系数的增大,振幅和共振区减小。

手持振动机械与手臂耦合系统主共振研究

为研究振动对人体的影响,以人体手臂系统为研究对象,分析振动机械对人体手臂系统的影响。建立手持振动机械与人体手臂耦合系统的非线性振动方程,用多尺度法得到手持振动机械与人体手臂耦合振动系统主共振的一次近似解,并得出系统的时间响应曲线和相图与Simulink仿真得出的图作对比,发现大致相同。讨论了系统参数对主共振幅频响应曲线的影响:增大系统激励力,系统振幅和共振区域增大;增大系统阻尼,系统振幅减小。

非线性弹性地基上矩形薄板的主参数共振

分析非线性弹性地基上受参数激励小挠度矩形薄板的主参数共振问题,由冯卡门方程和伽辽金方法得到系统的非线性振动方程,它是杜分-马休型方程,应用非线性振动的多尺度法得到平均方程。数值计算结果表明:阻尼系数、地基系数、几何参数对主参数共振曲线影响明显。

改进多尺度法求解环形极板机电耦合强非线性系统主共振的研究

研究环形极板机电耦合系统的强非线性问题。按照弹性力学理论建立环形极板机电耦合系统的动力学方程,利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程。转化后的振动方程是杜芬-马修方程,有两个外激频率。应用多尺度法求得系统的主共振的幅频响应曲线,分析了不同的系统参数对共振的影响。

Winkler地基梁在温度场中受简谐激励作用下的主共振和主参数共振分析

研究在温度场中受简谐激励作用的Winkler地基梁的响应问题。为考虑温度场中Winkler地基上受简谐激励梁的响应问题,应用弹性理论和伽辽金方法,导出温度场Winkler地基上受横向、纵向激励的梁的非线性动力学方程。通过多尺度法得到系统主共振和主参数共振的近似解,并进行数值计算,分析各种参数对共振系统的影响。

受简谐激励弹簧测力机构的主共振与奇异性分析

应用拉格朗日方程,得到有阻尼弹簧测力机构在简谐激励作用下具有周期系数的非线性运动微分方程Duff-ing-Mathieu方程;根据非线性振动的多尺度法,求得系统满足主共振情况的一次近似解以及对应的定常解,并对其进行数值计算,分析激振力、谐调值、阻尼、弹簧刚度等对系统的影响。应用奇异性理论分析方法得到系统主共振稳态响应的转迁集和分岔图。揭示一些新的动力学现象。

RLC电路弹簧耦合系统的级数解

为了研究RLC电路弹簧耦合系统的非线性振动,用统一的能量法考虑机电耦合系统的电场能、磁场能和机械能,应用拉格朗日-麦克斯韦方程建立起一个受到简谐激励的RLC电路弹簧耦合系统的数学模型,该机电耦合系统具有平方非线性。根据线性振动理论对系统运动微分方程组进行分析,得到了一个受简谐激励的M ath ieu方程,通过积分变换,得到了M ath ieu方程的级数形式解。分别用龙格库塔法和级数法计算了在无外激励的情况下,有阻尼和无阻尼时系统分别对应的时间响应,通过M atlab软件进行模拟分析,发现二者得到的响应曲线吻合,证明了级数法对分析类似系统是个很有效的手段。

Winkler地基梁在温度场中受简谐激励的1/3次亚谐共振分析

研究W inkler地基梁在温度场中受简谐激励作用的1/3次亚谐共振问题。应用弹性理论和Galerk in方法建立W inkler地基梁在温度场中受简谐激励作用的非线性动力方程,根据非线性振动的多尺度法求得系统满足1/3次亚谐共振情况的一次近似解,并对其进行数值计算,分析了温度、调谐值、激励、阻尼、地基刚度等参数对系统的影响。

RLC串联电路与微梁耦合系统的吸合电压与电振荡

根据电阻电感电容RLC电路与微梁耦合系统物理模型,利用拉格朗日-麦克斯韦方程建立了反映RLC电路与微梁机电耦合特征的数学模型。此模型能够反映机电的耦合特征。当两个极板之间的电介质为石蜡、陶瓷、云母等填充物时,只需求解RLC串联电路方程;当电路中放电结束瞬间,电容器极板上电荷为零,此时系统转化为极板微梁振动系统。通过伽辽金方法推导出了极板微梁系统的非线性振动方程,并求得了极板的吸合电压;应用常微分方程理论得到了RLC串联电路方程电振荡的解析表达式,分析了系统的电振荡特性。研究结果表明:对于每一个激励电压值,极板都有两个可能的平衡位置;电路中电流在非共振情况下经过一段时间的振荡后达到稳定。