六维非自治非线性系统的复杂动力学研究及应用

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:gabby11
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
随着科学技术的进步,研究低维非线性系统的动力学问题已经不能满足一些实际工程的需要。为了得到非线性系统中更加详细的复杂动力学行为,我们需要研究更高维数的非线性动力学系统。但是与研究低维系统的非线性动力学行为相比较,研究高维系统的非线性动力学问题的理论是很困难的。特别是为了得到与原始系统较为接近的理论分析结果,我们需要直接研究高维非自治非线性系统的复杂动力学问题。这与以前的研究方法相比,减少了中间化简的过程,保留了更多原始系统的特性,因此研究高维非自治非线性系统的复杂动力学行为具有重要的科学意义和工程应用价值。本文在研究四维非自治非线性动力学系统的基础上,将一些方法推广应用到六维非自治非线性系统,并研究一些六维非自治非线性系统的复杂动力学问题,如下:(1)将研究单脉冲混沌动力学的多自由度Melnikov方法推广应用到六维非自治非线性动力学系统。并利用此方法研究面内激励作用下四边简支屈曲矩形薄板的单脉冲混沌动力学。首先对面内激励作用下四边简支矩形薄板的运动方程进行三阶Galerkin离散,得到一个三自由度非自治非线性动力学方程。利用规范形理论对系统进行分析,将一些对系统影响较小的项视为扰动项。最后,通过理论分析和数值模拟发现面内激励作用下四边简支屈曲矩形薄板存在单脉冲混沌运动。此外,利用此方法研究了面内激励与横向激励联合作用下四边简支屈曲矩形薄板的单脉冲混沌动力学。(2)将研究多脉冲混沌动力学的广义Melnikov方法推广到混合坐标系下六维非自治非线性动力学系统。在研究过程中,引进了横截面,这样就将混合坐标系下六维非自治非线性动力学系统化成七维自治非线性动力学系统。并应用归纳法证明了Melnikov函数的计算过程。利用改进后的广义Melnikov方法研究三种板的多脉冲混沌动力学,例如面内激励作用下四边简支屈曲矩形薄板、面内激励与横向激励联合作用下四边简支屈曲矩形薄板和面内激励与横向激励联合作用下压电复合材料层合矩形板。在计算过程中,由于这三个系统比较复杂,无法直接利用改进后的方法进行研究,我们首先利用三阶规范形程序对三自由度非线性动力学方程进行计算。然后,通过坐标变换把这三个系统化成后四维是极坐标并且前两维与后四维是解耦的Hamilton系统。分析解耦系统的前两维方程发现这三个系统存在同宿分叉。研究解耦系统的后四维方程发现这三个系统存在Shilnikov型多脉冲混沌运动。在计算Melnikov函数时,由于一些积分比较复杂,我们利用Taylor级数进行展开和留数理论得到了这三个系统的k-脉冲Melnikov函数。最后通过数值模拟发现这三个系统存在多脉冲混沌运动,进一步验证了理论分析的结果。(3)将广义Melnikov方法推广到直角坐标系下六维非自治非线性动力学系统并在理论上做了证明。在研究过程中,引进了横截面,这样就将直角坐标系下六维非自治非线性动力学系统化成七维自治非线性动力学系统。利用此方法研究了横向激励作用下四边简支复合材料层合矩形板和面内激励与横向激励联合作用下四边简支蜂窝夹层矩形板的多脉冲混沌动力学。在研究过程中,首先应用三阶规范形程序对这两个系统进行分析。经过规范形分析后发现系统中的一些项不存在,根据规范形理论的本质,说明这些项在系统中起次要的作用,因此我们把这些项放在扰动项中进行研究。然后,通过坐标变换将这两个系统的未扰动系统化为六维直角坐标系下的Hamilton系统并且系统的前两维与后四维是解耦的系统。接下来,考虑解耦系统的前两维方程分别发现横向激励作用下四边简支层合矩形板存在异宿轨道,而面内激励与横向激励联合作用下四边简支蜂窝夹层矩形板存在同宿轨道。在共振的情况下,研究这两个系统的后四维方程,发现这两个系统存在Shilnikov型多脉冲混沌运动。最后数值计算也发现了这两个系统存在多脉冲混沌运动,进一步验证了理论分析的结果。
其他文献
针对稳定随机变量有限二阶矩不存在的特点,该文定义了一种新的广义相关熵,并从理论上证明了对称稳定分布随机变量广义相关熵的有界性。此外,提出了一种稳定分布噪声下基于最小广
处分决定执行是执纪审查工作的重要组成部分,也是维护党纪严肃性、权威性的有效举措和重要保障。处分决定事项执行得好与坏,直接关系到查办案件工作的成效。近日,安徽省砀山县纪
报纸
“SARS废水”的应急监测与处理是环保工作者的一项新课题,本文着重研究探讨“SARS废水”的应急监测方法,根据SARS废水特点,选择适宜的监测项目和监测仪器,在国家还没有可用的SARS
针对非线性负载增多导致的用电系统电能质量问题,以及低压用电系统中的电压波形、电流波形发生严重畸变、谐波组成比例增加的状况,提出一种基于瞬时叠加原理的新型低压用电系
<正>近日,伊朗高调展示了其地下导弹工厂并展示了射程提高到1?000千米的"迪兹富勒"(Dezful)地对地弹道导弹。此前伊朗军方在伊斯兰革命胜利40周年前夕,还展出了一种新型"霍韦
仁学的概念在孔子以前即出现,但创造完整仁学体系并以此统属整个思想体系却是从孔子开始的。仁学思想不仅推衍出仁政德治的思想,并建立了以仁为核心的道德伦理体系。而今,孔
SARS对不同行业影响的差异告诉人们一个道理:危中有机,但前提是经济体有着与自身特点相适应的产业结构,此文试图找到湖南省经济结构优化的模式。
【正】 从李勇的作品上,可以不难看出他对浓淡虚实及画面空间光影的把握能力。他的画面虽常只有一树,却给人空间甚广之感。他能兼中国画传统笔墨和西方绘画写实之长,形成一种
世界上凡有华人的地方,就有他创作的歌曲在传唱,所以,他是整个华人的骄傲!在他83年的生命历程中,整整60多年的创作生涯是在西部度过:在他创作挖掘和整理的1000多首歌曲中,有7
随着WEB 2.0时代的到来,网络信息科技迅速发展,Facebook、Twitter以及新浪微博等在线社交网络平台,成为人们获取信息、发表观点、日常交流的主要渠道和方式,并逐渐成为人们在