碰撞振动系统的擦切分岔及奇异性研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dashanLau
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
碰撞振动系统作为一种与日常生活所密切相关的常见动力系统,无论是在工程领域还是在工业领域都起着非常重要的作用。尤其是近年来,它被当做研究的热点,引起了诸多学者和工程技术人员的极大关注,它作为一种常见的非线性动力学系统,存在着碰撞,磕碰等原因引起的非线性问题和随之而产生的奇异性问题,使得系统的动力学特性呈现出复杂的运动形式。由于其向量场是非光滑的,使得光滑系统中所用的一些传统的研究方法不再适用于非光滑系统,进而需要探究一些新的适合于非光滑系统的理论方法,去分析它的周期解,分岔行为及其它另外一些动力学性质。因此,在理论研究上具有一定的难度。  本文首先对一类含间隙的双自由度刚性碰撞振动系统进行了研究,重点对该系统擦切轨道附近的局部动力学行为进行了深入的分析,结合擦切运动的特点求得了该碰撞振动系统存在擦切轨道的解析条件,并用局部映射的方法结合数学级数展开的相关知识详细推导了零时间不连续映射(ZDM)和Poincaré截面不连续映射,借助周期轨线没有发生碰撞时所对应的光滑映射,将二者进行进一步的复合,从而得到擦切分岔映射的具体分段数学解析表达式。其次对该系统映射的雅可比矩阵的奇异性进行了较为详细的分析,发现奇异性项只存在于雅可比矩阵的迹中,且只有在满足相应的条件时,奇异性项才会出现,最后利用四阶龙格库塔算法,对系统进行数值仿真,借助仿真所得到系统的分岔图和相图可以看到,在参数发生变化时,系统的运动从一个不变的周期轨过渡点到另一个不变的周期轨时,参数过渡点处的分岔都会表现出不连续的性质,且在这些不连续点处,系统相应的都会发生擦切碰撞运动。接着对系统进行推广,在第一个系统模型的基础之上,给其加上弹性约束,即双自由度弹性碰撞振动系统,这就是本文所研究的第二个基本模型,采用同样的研究方法,分析其擦切轨道附近的局部动力学行为,利用不连续映射的传统方法详细推导了系统的零时间不连续映射的具体数学表达式,结合该不连续映射,进一步复合得到了该弹性碰撞振动系统擦切分岔映射的分段解析表达式。通过对雅可比矩阵的奇异性的研究与分析,最后发现与刚性碰撞振动系统的结论是完全相同的,也就是说约束由刚性变为弹性,对系统标准型映射的奇异性不会产生太大的影响。最后结合理论分析和数值仿真,发现由于在擦切碰撞处,致使Poincaré映射产生奇异性和不可微性,使得应用于光滑动力系统的一些传统的比较经典的研究方法不再适用于该类系统,比如全局稳定流形定理等,引起奇异吸引子的几何结构发生变化从而产生混沌运动现象,说明了擦切碰撞运动是碰撞振动系统的一种特殊的且极其复杂的动力学行为。
其他文献
所谓的电力物资管理,具体指的就是在电力系统生产的过程中,合理地储备并使用所需物资,贯彻落实各工作环节的计划和管理,在电力系统中占据重要的地位,与企业经济效益的获取存
本文主要讨论S2-权伪概自守随机过程以及Sγ2-权伪概自守随机过程的一些基本性质与基本理论,并将其运用到两类随机发展方程的权概自守行为的研究中。全文共分为四章。  第一
在排序问题是一类重要的组合最优化问题。本文首先介绍了排序问题的定义、应用背景和发展情况、表示方法和分类等,然后对加工时间可变的资源约束单机成组排序问题进行了讨论。
刚性延迟积分微分方程广泛存在于物理学、生物学、控制理论等领域,扩展Runge-Kutta方法是求解其系统的重要方法,本文针对其离散开展了如下研究. 第一章,叙述了延迟微分方
本文在前人的工作基础上继续研究平面图的分类问题,证明了: (1)最大度为6且不含有7-圈的平面图是第一类的. (2)最大度为5且不含4-圈或不含5-圈与相邻三角形的平面图是第
延迟微分方程经常出现在自动控制、生物、医学、物理、航空航天及经济学等领域。奇异摄动延迟问题和延迟微分代数问题是延迟微分方程中的重要子问题。关于离散型延迟奇异摄动
延迟微分方程广泛应用于生态学,环境科学,经济学,电力工程及自动控制等领域,开展其算法理论研究具有重要科学意义和实际应用价值.近几十年来,这方面的研究已引起众多学者的关注.
本文主要研究如下捕食者具有阶段结构的食饵-捕食者交错扩散模型:此公式省略,不稳定正常数平衡点附近的非线性动力学性态,其中ρ,b1,b2,k1,k2,γ1,γ2,m,σ和di(i=1,2,3,4)是正常数
电报方程最初是在研究电报线上电压电流的变化规律时推导出来的,它表征均匀传输线上电压电流的关系,故该方程也称为传输线方程。Sine-Gordon方程为电报方程的一种非线性形式,它