2013, 11(3):193-198. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-046
摘要:利用改进后的规范形理论研究了四维三阶非线性系统最简规范形的计算.介绍了计算四维非线性系统最简规范形的改进方法,得到计算四维非线性系统最简规范形的通用公式.通过对一个实际振动系统的分析,用数值仿真方法验证了该方法在研究高维非线性系统中的有效性.
2013, 11(3):199-202. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-060
摘要:在Birkhoff框架下,采用离散变分方法研究了非Hamilton系统HojmanUrrutia方程的数值解法,并通过和传统的RungeKutta方法进行比较,说明了在Birkhoff框架下研究这类不具有简单辛结构的非Hamilton系统可以得到更可靠和精确的数值结果.
2013, 11(3):203-210. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-025
摘要:深入研究了单向耦合LorenzRssler系统的动力学行为,首先定性地分析了该系统,找出了该系统所有平衡点及平衡点存在和稳定的条件. 再对该系统的分岔行为做了理论分析,得到该系统发生fold和Hopf分岔的条件. 最后利用分岔软件对前面的理论进行验证,而且针对三个单向耦合参数的不同取值情况,从数值的角度研究了该系统的多参数分岔,结果表明不同的耦合强度对于系统的动力学行为有较大的影响.
2013, 11(3):211-220. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-053
摘要:本文中, 我们讨论了含参量分数阶微分系统的基本分岔, 即跨临界分岔、折叠分岔与音叉分岔. 首先, 根据分数阶Lyapunov方法, 讨论了含参量分数阶微分系统的稳定性, 并给出了这些基本分岔的相图. 其次, 根据Taylor展式与隐函数定理, 研究了分数阶微分系统的规范形, 从而求出这些基本分岔的拓扑规范形.
2013, 11(3):221-224. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-056
摘要:正如傅里叶变换采用正弦基,单频信号能够在频域形成峰值,分数阶Fourier变换采用线性调频基,线性调频(LFM)信号能够在分数阶Fourier域上实现聚焦,利用此聚焦性通过搜索峰值可实现LFM信号检测和参数估计.通常采用步进式搜索方法,效率低下.为了克服该缺点,通过对分数阶Fourier域优化问题本质的研究,将混沌优化算法引入到分数阶Fourier域极值搜索中.仿真结果表明:本文的方法优于传统的步进式搜索法.
2013, 11(3):225-234. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-062
摘要: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LagrangeMaxwell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.
2013, 11(3):235-240. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-061
摘要:研究了具有磁流变阻尼器悬架系统汽车的非线性动力学行为.汽车采用七自由度模型,磁流变阻尼器采用Sigmoid模型,路面激励为四轮有不同相位差的正弦激励.根据第二类Lagrange方程建立了汽车振动微分方程,采用四阶RungeKutta法进行数值仿真.以激励频率为参数分析汽车振动响应分岔过程,并通过时间历程图、相位图等分析了汽车在不同频率范围的振动特性,结果表明在特定的激励频率区间汽车发生混沌运动.分析结果可为基于磁流变阻尼器的车身振动控制提供理论指导.
2013, 11(3):241-245. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-045
摘要:对旋转粘弹性夹层梁的非线性自由振动特性进行了分析.基于KelvinVoigt粘弹性本构关系和大挠度理论,建立了旋转粘弹性夹层梁的非线性自由振动方程,并使用Galerkin法将偏微分形式振动方程化为常微分振动方程.采用多重尺度法对非线性常微分振动方程进行求解,通过小参数同次幂系数相等获得微分方程组,并通过求解方程组及消除久期项来获得旋转粘弹性夹层梁非线性自由振动的一次近似解.用数值方法讨论了粘弹性夹层厚度、转速和轮毂半径对梁固有频率的影响.结果表明:固有频率随转速增大而增大,随夹层厚度增大而减小,随轮毂半径的增大而增大.
2013, 11(3):246-251. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-035
摘要:主要对含裂纹梁在振动与超声波联合激励下所出现的非线性动力响应的机理和特性进行研究.将疲劳裂纹在外加激励下的状态简化为周期性张开-闭合的非线性过程,基于圣维南原理,采用有限元方法建立了含非对称疲劳裂纹梁的非线性数值分析模型.利用非线性输出频率函数(NOFRFs)概念,对裂纹梁在高-低频简谐激励下所出现的非线性动力响应特性的机理进行了解释.具体以悬臂梁为例,仿真分析了裂纹深度和裂纹位置等参数的变化对系统非线性动力响应特性的影响规律.
2013, 11(3):252-256. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-063
摘要:在舰艇振动较大的部位加装隔振系统是提高其自身声隐身性能最有效、最常用的方法之一,而混沌隔振方法可以很好地提高舰船线谱的隔振能力.以双层隔振系统为对象,建立两自由度非线性隔振系统的动力学模型,研究系统振动传递率特性及刚度对隔振效果的影响,采用数值积分方法分析不同激励幅值f1下系统随频率ω变化的分岔规律及非线性动力学行为.结果表明,当f1=12.0时,双层混沌隔振系统在1.11~1.18倍频区域出现混沌运动,该特征可以有效地降低结构噪声中的线谱成分,其整体隔振性能良好,验证了基于混沌理论的线谱控制方法的有效性.
2013, 11(3):257-263. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-039
摘要:为了协调高速铁道车辆的运动稳定性与曲线通过性能之间的矛盾,本文采用多目标优化方法对一种高速铁道车辆的关键悬挂参数进行了优化处理.采用多体动力学技术建立了某型高速铁道车辆62个自由度的动力学模型,模型考虑了轮轨接触几何非线性、轮轨蠕滑非线性和阻尼非线性等.采用ADAMSMatlab联合仿真对车辆悬挂系统进行参数化改造,使弹簧刚度和阻尼系数均可调.采用基于遗传算法的多目标优化方法对悬挂参数进行优化,使车辆模型能同时满足3种动力学指标.对比优化前后模型的动力学性能可以发现:模型的运动稳定性和曲线通过性能得到显著提高,虽然运行平稳性有小幅降低,但仍能保持在优良的工作状态.
2013, 11(3):264-269. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-055
摘要:基于车辆轨道耦合动力学和空气动力学提出了一种快速计算横风下高速列车系统动力学行为的平衡状态方法.首先,忽略轨道不平顺并利用流固耦合联合仿真方法计算横风下高速列车的平衡状态;然后,将平衡状态下的气动力加载到车辆轨道耦合动力学模型并计算高速列车动力学响应.利用建立的平衡状态方法,研究了列车在速度为13.8 m/s的横风下以350 km/h速度运行时的流固耦合动力学行为.比较了平衡状态方法和联合仿真方法两种方法下列车姿态、安全性和舒适性指标的差异,计算结果差别在3.26%以内.研究结果表明:平衡状态方法计算横风下高速列车流固耦合的效率更高.
2013, 11(3):270-274. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-057
摘要:电磁弹射技术一直是世界发达国家竞相发展的高新技术,电磁弹射器将代替目前航母上使用的蒸汽弹射器.本文从舰载飞机起飞运动分析入手,以磁悬浮导轨技术和永磁无刷直线电机技术运用到磁悬浮电磁弹射设计中,简述了该项技术的基本原理、组成及其特点,并对悬浮电磁弹射系统进行分析.
2013, 11(3):275-279. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-058
摘要:研究了拓扑等价的多个时空混沌系统组成的星形网络,提出了一种主动滑模控制时滞时空混沌星形网络的函数投影同步控制方法,实现了多个时空混沌系统的同步.在结合主动控制和滑模控制方法的基础上,设计了主动滑模控制器的结构,得到了网络函数投影同步的必要条件.以Gray—Scott时空系统作为网络节点构成的星形网络为例进行了仿真模拟.结果验证了主动滑模控制器的有效性.
2013, 11(3):280-283. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-036
摘要:叶片与轮盘之间的榫联结构存在接触和摩擦组合运动,在较高的热机械载荷作用下容易发生微动磨损并导致疲劳破坏.本文采用有限元法对叶片轮盘榫联结构进行接触分析,计算不同摩擦系数和不同转速情况下的叶片榫头和轮盘榫槽之间的接触压力、接触滑动距离.结果表明,摩擦系数增大,榫联结构接触面上的接触压力和滑动距离减小;转速增加,则接触压力和滑动距离增大.
2013, 11(3):284-288. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-064
摘要:研究了Lurie广义系统基于状态观测器的控制器设计问题.通过使用Lyapunov稳定性理论,线性矩阵不等式方法,分别给出了状态反馈控制器和观测器的设计方法,并建立了分离原理,进而得到了基于观测器的控制器设计方法.所得结论对广义系统理论本身的发展和实际应用都有非常重要的意义.最后给出了仿真实例.