一、低频周期驱动八极形变的经典混沌现象（论文文献综述）
罗雯耀[1]（2021）在《微机械谐振器的模态耦合及非线性行为研究》文中提出微/纳机电系统（Micro/Nano-Electro-Mechanical System,M/NEMS）是一种对晶体材料进行微纳加工,使其具有特定的机械性能后集成到电子电路的工业技术,它的操作范围在微/纳米尺度内。随着我国向自主创新型国家的进程进一步深化,M/NEMS已经被成熟应用到通讯、消费类电子产品、交通、医疗等领域。特别是随着移动通信技术的快速发展,M/NEMS在大数据时代的物联网系统（Internet of Things,IOT）中作为高灵敏传感器在实现对目标物的声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息的实时采集和监控中扮演了关键角色。微机械谐振器作为MEMS的关键部件之一,是一种能将电能、光能、磁能或外界的机械能与自身的振动相互转换的机械结构,并且其具备微型化、电气性能好、材料和结构的灵活设计性、成熟的规模化生产等优势,应用前景远大。自二十一世纪以来微纳加工技术得到飞速发展,微机械谐振器得以更加小型化和集成化,加之近十年来随着一维和二维材料制备的机械谐振器在超高精度探测和量子信息处理领域的蓬勃发展,微尺度下谐振器工作时不可避免地出现复杂非线性行为及丰富的模态耦合现象,如何避免它们对器件性能的损害或是利用它们实现对性能的提高是目前在该领域亟待研究的问题。本论文从微机械谐振器的动力学角度出发,围绕模态耦合和非线性行为对微机械谐振器进行研究和探索。以材料学、微动力学、微结构学、光学、微机械学以及仪器科学等相关学科为基础,以理论研究为指导,结合有限元仿真和数值仿真,在实验上实现并理论解释了微机械谐振器研究领域具有重大研究价值的现象,包括模态的软/硬化、参量耦合（Parametric Coupling）、内共振（Internal Resonance）、简并的四波混频（Degenerate Four-wave Mixing）、强耦合导致的模式劈裂（Mode Splitting）、声学频率梳（Acoustic Frequency Comb）、机械感应透明（Mechanically Induced Transparency）、分岔以及混沌等,为丰富微机械谐振器的模态耦合及非线性行为的理论研究和应用提供了参考和帮助。本论文的主要研究内容包括:第一章:介绍了课题背景及研究意义,简要概述了微机械谐振器的发展历史及应用领域,然后介绍了微机械谐振器的非线性行为和模态耦合行为的研究现状,并对微机械谐振器的发展方向做了简要介绍,最后提出了本论文的研究目的和主要研究内容。第二章:研究了微机械谐振器的线性模态耦合。利用有限元仿真设计了Π形机械谐振器,通过比较仿真模拟结果和实际实验结果,证明了 Π形机械谐振器利用一对相邻的正交模态进行模式耦合研究的可行性。通过对系统振动方程的数值求解,证明了通过在系统中加入耦合陀螺项从而实现两个模态的简并的可行性。利用激励振动的激光对Π形机械谐振器的形状调节,从而实现了对不具有面外振动分量的面内谐振模态可以和面外模态同轴向地通过多普勒测振仪进行检测。通过引入的稳态加热激光对Π形机械谐振器的非对称形状调节和模态的频率调节,实现了研究的正交模态的线性耦合,同时实现了正交模态的简并。发现了 Π形机械谐振器的正交模态简并后品质因子有效提高,最高可比初始状态提高7.7倍。该部分研究的Π形机械谐振器中两个正交模态的吸引,简并和远离的操作有利于高精度陀螺仪的开发。第三章:研究了周期性光场驱动的薄膜谐振器双模态参量耦合。薄膜谐振器在受到激光照射后,受激光的热效应在其内部产生的热应力的主导,其模态谐振频率整体趋势是不断增加的。由于模态局域化的影响,受到激光照射后的各个模态频率变化率各不相同,使得激光辐照薄膜谐振器实现模态穿越反交叉点成为可能。通过周期驱动薄膜谐振器的目标模态穿越反交叉点,实现了这两个模态的参量化耦合,在其频率响应谱上观察到了由于Landau-Zener-Stuckelberg-Majorana（LZSM）干涉产生的杂化峰。LZSM干涉测量法已经在量子体系获得成功,基于机械谐振器的LZSM干涉仪通过将待测物理量与光场、电场或磁场等外场耦合起来,对于实现高精度的探测、传感具有很大的应用潜力。第四章:研究了微机械谐振器的非线性内共振模态耦合。通过“Euler-Bernoulli梁”模型揭示了微悬臂梁的三阶和四阶面外谐振模式天生具有接近1:2的频率比例关系,进一步通过FEM仿真和模拟,证实了该关系对于任意尺寸、结构以及材料的悬臂梁是普遍存在的。微悬臂梁谐振器的三阶和四阶面外谐振模式在大的位移下会产生内共振,原因在于它们之间接近1:2的频率关系。实验中实现了振幅饱和以及频率饱和等内共振的典型现象。当第三阶和第四阶模态产生内共振时,频率-振幅曲线上由于模态的非线性耦合而出现一个吸收带,该吸收带是由于第四阶模态附近模态耦合形成的类Fano干涉导致的。我们构建了微悬臂梁第三阶和第四阶面外谐振模式的耦合振动方程,并通过旋转波近似的方法进行数值求解,所得到的结果和实际实验基本吻合。第五章:研究了基于内共振的参量化激励下的非线性模态耦合。在1:2内共振系统中施加参量化激励,由于内共振具有的强非线性模态耦合特性,使得在较低品质因子的微悬臂梁谐振器中也可以实现显着的简并四波混频。在1:2内共振系统中施加参量化激励得到的多模态非线性耦合所需要的临界激励强度可以通过数值求解非线性Mathieu方程获得。微悬臂梁谐振器中的简并四波混频可以实现机械感应透明、模式劈裂以及声学频率梳等物理现象。微悬臂梁谐振器中通过内共振结合参量化激励得到声学频率梳具有约37000的品质因子,远远高于微悬臂梁的本征模态的品质因子,这是内共振模态之间的高效能量传递造成的。第六章:对全文的工作和研究的创新性进行总结,并就可以进一步研究的内容做了展望。本文主要创新点在于:（1）设计和制作了一种Π形机械谐振器,实现了一对正交模态的具有不对称耦合项的线性耦合。基于有限元仿真分析了该谐振器的正交模态能够被同时激励和检测的机理,构建了具有非对称耦合项的运动方程并以此从理论上证明了线性耦合下模态锁定的可行性,最后在实验上通过激光的光热效应对谐振器模态频率进行调控,实现了线性耦合模态的锁定以及对谐振器Q值的优化,为微机械谐振器领域对Q值调控的研究提供了新的思路。（2）通过光场对氮化硅薄膜机械谐振器的参量调控,实现了线性耦合下模态的非绝热转变。基于Landau-Zener隧穿机制,通过调制的激光周期性驱动谐振器的模态在反交叉点附近来回振荡,从而在频率-振幅曲线获得具有稳定相位关系的杂化峰,该结果可有望用于频率拓宽的多模态高精度传感探测。（3）首次实现了微悬臂梁谐振器的第三和第四阶弯曲模态的1:2内共振。针对内共振发生时的强模态耦合问题,利用“Euler-Bernoulli梁”模型和有限元仿真,揭示了微悬臂梁谐振器两个低阶模态频率比接近1:2的内禀规律,并在实验上观察了微悬臂梁发生内共振时的频率响应特性,利用旋转坐标近似（RWA）给出了发生1:2内共振时运动方程的振幅响应解,通过数值方法对实验结果进行了验证,为内共振模态耦合在微机械谐振器中的广泛应用提供了参考依据。（4）首次研究了参量激励下1:2内共振系统的动力学特性。从1:2内共振发生时的自参量激励特性出发,首次在内共振系统中引入外加泵浦从而实现参量共振,阐明了内共振系统对输入能量的高效限制是实现参量激励下多模态强耦合的原因,通过非线性Mathieu方程预测了系统进入多模态强耦合需要的参量激励阈值。首次在实验上实现了微悬臂梁谐振器的简并四波混频,在此状态下获得了模式劈裂、频率牵引和锁定、振幅抑制、声学频率梳、机械感应透明、分岔以及混沌等具有重大研究价值的现象并分析了其产生机理,为研究微机械谐振器的非线性强模态耦合以及对内共振系统的应用做了完整示范,为微机械谐振器的高效率参量操控提供了新的思路。
田亚平[2]（2020）在《直齿圆柱齿轮传动系统非线性动力学特性研究》文中研究说明齿轮传动系统因结构紧凑、效率高、传动比恒定的优点在机械装备中得到了广泛应用。含间隙齿轮传动系统的分岔、齿面冲击和脱啮严重地影响了系统的运动稳定性、疲劳寿命和可靠性。研究齿轮传动系统分岔与齿面冲击、脱啮和动载特性间的关联关系及参数匹配规律,对机械设备的减振降噪、延长运行寿命具有重要的工程价值和科学意义。本文以直齿圆柱齿轮副、三自由度单级齿轮和含行星轮系的多级混合齿轮传动系统为研究对象,综合考虑齿侧间隙、时变刚度等因素,建立了非线性动力学模型,通过CPNF法、谐波平衡法分析了齿轮传动系统齿面冲击及周期运动的分岔、吸引子共存规律、频响特性、周期运动的稳定性等动态特性,厘清了系统分岔与齿面脱啮、齿背啮合、动载系数间的关系及其参数匹配规律;采用数值法分析了多啮频激励的多级混合齿轮系统的动力学特性;用改进的OGY控制理论研究了高维齿轮传动系统混沌运动的控制方法。研究结果为齿轮系统结构参数设计的合理匹配提供理论基础。主要内容如下:1.基于PNF伪不动点法,提出了一种适用于含间隙分段光滑动力学系统周期运动延续追踪、判稳的改进CPNF算法,实现了含间隙齿轮传动系统周期运动稳定性、齿面冲击与分岔的数值计算;改进了OGY算法,实现了单级齿轮传动系统的混沌控制;基于改进的谐波平衡法算法,分析了三自由度单级齿轮传动系统、多级混合轮系传动系统的幅值跳跃和多值性。2.考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、阻尼和综合静态传递误差等因素建立了单级齿轮副扭振动力学模型。在双参数平面内通过Poincaré映射图、齿面冲击/周期运动的分岔图、FFT频谱、位移-时间映射图、分岔图等工具分析了齿面冲击/周期运动的分岔与齿面脱啮、齿背啮合、动载系数间的关联关系,获得了系统稳定运行的参数匹配规律;分析了系统的齿面冲击、分岔和振动强度的稳定性。在全局参数空间内用胞映射理论分析了鞍结、倍化及擦切分岔演化规律、多周期吸引子共存现象和吸引域的稳定性。基于H.blok理论和Hertz接触理论研究了齿面闪温与非线性激励参数间的定量关系;建立含齿面闪温的单级齿轮副动力学模型,分析了齿面闪温对系统分岔、齿面冲击、齿面脱啮和齿背啮合的影响。3.以含轴承支承间隙、齿侧间隙、时变刚度等因素的三自由度单级齿轮传动系统为研究对象,用CPNF法分析了系统周期运动的稳定性,获得了稳定和不稳定周期运动共存现象,并预测了系统进入混沌的方式。研究了系统的齿面冲击/周期运动的分岔、脱啮、齿背啮合、动载系数间的关联关系;用改进的OGY算法对系统混沌运动进行了周期控制,获得了良好的控制效果。基于谐波平衡法和拟弧长延续算法研究了系统响应多值解和跳跃特性,获得了双参平面内的频响特性和无冲击单值稳定运动的参数区域。4.建立了含时变刚度、多齿侧间隙、连接轴扭转、多啮频激励等因素的行星-两级平行轴齿轮多级混合齿轮传动系统动力学模型。用数值法分析了系统参数对各级齿轮系统的齿面冲击/周期运动的分岔、脱啮占空比、齿背啮合比的影响,发现了各级齿轮传动系统分岔、齿面冲击、脱啮的不同步性。系统的动力学特性除了受间隙、时变刚度、阻尼因素影响外,连接轴的扭转刚度和多啮频激励也对其产生重要影响。用多基频谐波平衡法分析了参数对混合轮系位移响应的幅值跳跃、多值性的影响,发现混合轮系中含多间隙的行星轮系的非线性幅值跳跃最为强烈,因齿侧间隙的影响连接轴的扭转响应也表现出非线性跳跃现象。研究发现,双参平面的伪彩图能清晰地刻画出系统动力学特性的演化规律和参数匹配规律;齿轮传动系统的齿面冲击/周期运动的分岔主要受转速、齿侧间隙、时变啮合刚度、齿面闪温等参数影响,齿面冲击/周期运动的分岔是影响齿面脱啮占空比、齿背啮合比、动载系数突变的主要因素,在多周期、拟周期、混沌运动区域内其值达到极值。多级混合齿轮传动系统因多啮频、多间隙强非线性导致其分岔、齿面冲击、脱啮特性较单级齿轮更为复杂。多啮频激励导致各级齿轮传动的分岔、脱啮、齿背啮合不同步,连接轴的刚性越小对前级齿轮非线性特性抑制能力越强。多级齿轮传动的幅频特性表明行星轮系具有强烈的幅频跳跃特性,定轴轮系具有弱非线性幅频特性,连接轴受间隙的影响也表现出非线性特性。系统动力学特性演化规律和参数匹配规律对齿轮设计参数的选择和结构优化具有一定的参考价值和理论意义。
李冬冬[3]（2020）在《双重平衡态与乌拉尔山环流异常的机理》文中研究表明大气环流相对于其多年平均状态的偏差,称为大气环流异常。东亚地区常常发生的诸如极端低温、大范围暖冬、连续性暴雨等异常天气和气候事件,其重要前兆和直接原因之一就是乌拉尔山地区反复出现的持续性的环流正异常和负异常。研究乌拉尔山地区反复出现的持续性环流正、负异常的发生机理,对提高东亚地区大范围异常天气和气候事件的预测水平具有重要意义。目前,人们习惯于将乌拉尔山环流持续性正、负异常,视为大气环流对不同强迫因子的不同响应。然而,这种观点并不能对环流正、负异常的机理给出很好的解释。本文将尝试从多平衡态理论的非线性动力学角度来解释乌拉尔山环流正、负异常的机理。传统的多平衡态理论是与高指数、低指数环流两种平衡态相关联的,阻塞高压被视为一种接近共振状态的低指数平衡态。乌拉尔山环流持续性正、负异常,通常分别对应于乌拉尔山阻塞高压、切断低压。乌拉尔山环流正、负异常的形成具有明显的局地性,且正、负异常事件的发生频数大致相当。对于乌拉尔山环流正、负异常的这些特征,传统的多平衡态理论并不能给出合理的解释。因此,有必要发展出新的多平衡态理论来解释乌拉尔山环流正、负异常的机理。前人用来研究多平衡态理论的简化模式普遍都是非耦合的,即不考虑大气对“热力强迫”的反馈。为克服这一缺陷,本文使用了一个由两层准地转通道模式和陆气之间能量平衡模式构成的简化陆气耦合模式,来重新研究大气多平衡态问题。综合运用理论研究、数值试验和观测资料诊断相结合的方法,本文提出一个新的局地多平衡态理论,较好地解释了乌拉尔山环流正、负异常的发生机理。本文主要结果如下:（1）在变量总数为9的低阶截谱的陆气耦合模式中,相同的太阳辐射和地形强迫可以激发出扰动位相完全相反的双重稳定平衡态。在模式下层环流场上,其中一个（另一个）平衡态呈现位于山区的高压脊（低压槽）和大尺度东风（西风）气流的特征,因而称为脊型（槽型）平衡态。脊型和槽型双重平衡态起源于纬向气流与地形相互作用而产生的超临界叉式分岔。因此,这两种平衡态属于等概率出现的双重平衡态。陆气耦合过程大大降低了大气斜压性,提高了脊型平衡态的稳定性,使得稳定的脊型和槽型平衡态在正常的模式参数范围内能够共存。（2）在变量总数为630的高阶截谱的陆气耦合模式中,在相同的太阳辐射和地形强迫作用下,同时存在脊型和槽型双重大气流型域。脊型和槽型流型域的主要特征大体上分别与脊型和槽型平衡态相似。地形的存在是形成脊型和槽型双重流型域的根本原因。于是,脊型和槽型双重平衡态的存在性得到高阶截谱模式数值试验结果的证实。（3）乌拉尔山大气环流型可以分为三种类型:正常型、正异常和负异常。利用1958-2017年冬季共180个月的观测资料的统计分析,结果发现:i)在日平均和月平均尺度上,三类环流型都具有持续时间长、出现频数高的特征。ii)太阳常数存在一个临界值1360.9 W m-2,当太阳常数大于临界值时,正常型是唯一的流型域;而当太阳常数小于临界值时,存在正异常和负异常双重流型域,且正、负异常事件的出现频数总是几乎相等。这些结果表明,乌拉尔山大气环流存在三种平衡态,并遵循超临界叉式分岔理论:正常型代表一个中间平衡态,正、负异常代表相互对称的双重平衡态。（4）物理机制研究表明,正异常和负异常双重流型域起源于大尺度纬向气流与乌拉尔山脉相互作用而产生的超临界叉式分岔。太阳活动可以影响到乌拉尔山北部地区对流层中下层的大尺度纬向气流,在太阳常数高（低）的月份,纬向气流趋向于减弱（增强）。因而,太阳活动可以调控超临界叉式分岔的发生,从而调控乌拉尔山正常环流型与异常环流型之间的转换。所以,正异常和负异常,作为乌拉尔山地区两种反复出现的持续性异常环流型,其动力学本质可以视为等概率出现的双重平衡态。本文将传统的利用准地转通道大气模式研究多平衡态问题的经典工作,拓展到了陆气耦合模式中,提出了与超临界叉式分岔相关联的双重平衡态理论,较好地解释了乌拉尔山环流正、负异常的发生机理。此外,太阳活动对乌拉尔山环流异常形成的重要影响也是一个新发现。
刘镇豪[4]（2020）在《含干摩擦制动系统的动力学分析》文中研究表明干摩擦系统是一种典型的分段线性光滑系统,由摩擦引起的粘滑运动具有着深刻的研究价值。本文主要研究了三种摩擦制动模型中的分岔行为。模型一和模型二主要做理论分析,模型三主要是建立了一类四自由度的摩擦制动装置,揭示了在不同压力和不同速度情况下的分岔和混沌运动等动力学特性。首先,建立了一个单自由度摩擦制动模型（模型一）,对该系统列出运动微分方程,进行理论推导,建立三个运动阶段的Poincaré子映射,通过Matlab编程仿真,计算出系统的数值解析解。系统地探究了在外激励和制动盘速度对摩擦带系统的动力学行为的影响,其中重点研究其倍化分岔行为。在倍化分岔点附近,系统的稳定周期解逐渐失稳,变成为基于之前周期解的倍周期解,经过多次倍化分岔行为,系统将由周期运动最终演变为混沌运动,这是通向混沌的一种典型方式。其次,考虑现实因素的影响,一般的刚弹簧是具有硬特征的非线性弹簧,为了考虑非线性因素对系统的影响,在模型一的基础上考虑了变刚度和摩擦带的影响,建立一个两自由度摩擦制动模型（模型二）进行动力学研究。列出相应的运动微分方程,并研究了非线性微分方程的近似解,使用Matlab编程进行数值仿真,计算出系统的数值解并进行数据可视化。利用多种非线性定性分析方法分析制动盘速度和激励振幅以及摩擦压力对系统稳定性的影响,从中发现了通往混沌的另一种方式,即Hopf分岔的途径。通过对Hopf分岔的研究得到Hopf分岔的普遍演化规律,具体体现为由不动点失稳逐渐演变为不变圈,之后转迁为混沌运动。最后,为了考虑现实情况中和摩擦副关联的两个质量体都存在固定刚度和阻尼,并参考了列车踏面制动形式,建立了一种四自由度的摩擦制动模型（模型三）进行研究多质体摩擦制动系统的动力学行为。利用数值仿真的方法,系统地研究了各相关参数对系统动力学的影响。通过对外界激励和摩擦副状况对系统进行研究,在制动压力的影响研究中发现,当制动压力较小时存在大量的倍化和Hopf分岔行为,并最终通向了混沌运动,在制动压力较高时系统主要以混沌和概周期运动为主,存在大量基本运动和混沌运动的组合运动形式。通过对系统分岔行为的研究发现,多种基本分岔形式之间会相互影响,相互组合形成新的分岔形式,在本系统的研究中,发现Hopf—Flip分岔和Neimark-Sacker分岔,以及基本分岔形式和混沌现象组合的形式。
冯立锋[5]（2020）在《基于磁流变阻尼与准零刚度调控的复合隔振系统研究》文中指出随着科技的不断进步与发展,许多工程应用中对隔振技术提出了更高的要求,如潜艇声隐中的低频振动隔离、精密仪器的环境微振动隔离、航天器发射过程中的多工况隔振等。常规的被动隔振技术在低频段的隔振性能较差,不能满足高规格的应用需求;主动隔振技术的宽频隔振性能较好,但是能耗较大、控制较为复杂。因此,研发一种新型隔振技术以提升低频隔振性能与系统自适应性,并克服现有技术存在的局限性,具有十分重要的理论意义与应用价值。为实现这一目标,本文以水下航行器的动力设备减振降噪为应用背景,结合被动、半主动和主动隔振的各自特点,开展了基于磁流变阻尼与准零刚度调控的复合隔振系统研究,此系统的阻尼与刚度特性皆处于可调控状态。具体研究工作包括:外多极式磁流变阻尼单元的设计、电磁式准零刚度单元的设计与性能评估、复合隔振系统的动力学特性分析以及系统的各项性能实验研究。本文首先对复合隔振系统的阻尼单元进行设计研究,在磁流变阻尼器的设计中首次引入外多极电磁结构以提升阻尼器的电磁效率和阻尼力动态范围。通过对磁流变阻尼器的力学性能进行分析与建模,研究了影响阻尼力性能的主要参数,并以此为基础对阻尼器的主要结构参数进行优化设计,同时结合电磁有限元仿真对外多极磁流变阻尼器的性能进行仿真评估。此外,对外多极式阻尼器进行了探索研究,在其磁极芯部加入内嵌流道设计以进一步提高电磁效率,并对新结构阻尼器进行完整的建模与仿真分析。其次,对复合隔振系统的刚度单元展开研究,提出了基于磁流变弹性体的电磁主动式准零刚度隔振器,以解决常规准零刚度隔振器存在承载能力较小、工作范围较窄的问题。通过电磁有限元仿真建立了电磁负刚度单元的电磁力唯象模型,得到电磁力与气隙和驱动电流之间的关系表达式,并利用实验辨识对此模型进行修正。基于位移反馈建立了电磁式准零刚度单元的控制系统,并设计了硬件驱动器以实现电流环的控制。通过实验测试对电磁式准零刚度单元样机的静态刚度特性和自适应性进行评估。再次,对复合隔振系统的非线性动力学特性进行完整分析,以研究阻尼与刚度子单元之间的协调工作机理。建立了复合隔振系统在正常工作状态下的动力学模型,利用平均法进行求解,研究了阻尼、非线性刚度系数、激励幅值对系统响应和隔振性能的影响。此外,还研究了平衡点偏移对系统隔振性能的影响,并利用谐波平衡法对该工作状态下的动力学模型进行求解,同时分析了偏移量、工作范围宽度、激振力、阻尼等参数变化对隔振性能所产生的影响。最后,搭建了复合隔振系统的振动测试实验平台,对子单元的动态性能和系统隔振性能进行了实验研究。基于电液伺服平台对外多极式磁流变阻尼器进行了动态力学性能测试,结果表明其阻尼特性主要参数指标符合设计预期,动态范围得到了较大提升。通过改变振动测试中的实验变量对电磁式准零刚度单元和复合隔振系统的隔振性能进行了全面测试研究,实验结果表明,本文所构建的复合隔振系统具有比常规隔振系统更加优良的低频隔振性能以及更好的自适应性。
周挺[6]（2019）在《多间隙机构混沌运动特性分析与故障诊断预报研究》文中研究指明含有间隙的运动副,其自身的数学模型本身就具有强的非线性行为,近几年的研究表明,非线性系统中系统参数的微小变化都将使得其运行结果存在混沌运动现象,将混沌理论分析问题的思想与动力学方程求解仿真分析相结合,将有利于分析清楚机械结构的某些重要参数,会对系统产生什么样的影响。同时,运动副含有间隙的机械系统,零件发生磨损等故障的可能性将直线上升,因此故障诊断方法的研究对于设备的稳定工作,将有十分重大意义。本文研究对象为含间隙的曲柄滑块机构,研究内容有益于深化非线性动力学理论在机械工程中的应用,拓展混沌分析理论在机械工程中的应用范围,同时对神经网络应用在间隙机构轴承的故障识别与诊断方面做了研究,对实现机械系统的智能化故障识别与诊断应用具有一定的借鉴意义。本文主要研究内容如下:研究转动副间隙描述,建立其通用模型,建立不同位置处的单间隙和双间隙曲柄滑块机构动力学方程;借助Matlab软件和Adams软件,用庞加莱映射法、相轨迹图、李雅普诺夫指数对所研究机构中的混沌运动现象予以辨识,分析不同间隙位置处和不同间隙尺寸大小条件下,运动副内部的混沌运动现象,同时探讨间隙数量对转动副内部产生混沌现象的影响。在滑块加速度仿真信号的频谱分析和小波分解的基础上,对不同间隙尺寸条件下的加速度信号予以分类识别。应用Matlab搭建神经网络诊断模型,对训练后的模型进行了验证,最后提出一种样本数据筛选方法,并验证其有效性。
谢东燊[7]（2019）在《永磁直线波浪发电系统的混沌分析与控制》文中研究指明近些年来,全球能源需求急速上升,传统能源日渐匮乏,以风能、太阳能为代表的可再生清洁新能源异军突起。海洋波浪能能量密度高、平稳期长、可预测性好、蕴藏量巨大,具有很好的商业开发潜力与利用价值,已获得国内外大量专家学者的持续研究与探索。应用经典混沌通道及Li-Yorke混沌定义,分析Lorenz混沌模型特性。运用Clarke-Park方法,对永磁直线同步电机系统（PMLSM）数学模型进行坐标变换,获得静态d-q轴坐标系下的系统理想数学方程;建立考虑动子边缘效应的PMLSM系统数学模型,且通过时标与仿射变换对该模型进行混沌动力模型演化,获得PMLSM的类Lorenz混沌动力模型。运用Wolf算法计算最大Lyapunov指数谱,判定电机混沌运动域,验证PMLSM系统中存在的混沌运行状态行为。为避免PMLSM混沌动力系统进入混沌运动状态,基于反馈解耦控制对该混沌系统进行降阶;结合Lyapunov稳定性判据,设计PMLSM动力系统的混沌运动模型控制率,提出一种解耦滑模混沌控制方案;针对系统可能存在未知动态参数问题,在解耦滑模混沌控制策略下耦合自适应滑模混沌控制策略,实时修正不确定的系统参数,保证系统全局稳定前提下,降低对动力系统已知参数的依赖性。波浪环境复杂变化、多因素耦合,PMLSM混沌动力系统可能会陷入多种环境变量的反复跳跃之中,需降低解耦自适应滑模混沌控制器对控制参数的依赖,提高控制器对环境变化的兼容性。为摆脱传统经验法调整控制参数的不足,在PMLSM自适应滑模控制器中引入PSO非确定性控制算法,通过迭代寻优可迅速获得适应控制条件的控制参数,有效拟补了控制器对控制参数粗精度调整缺点。
刘福来[8]（2019）在《深水管柱结构涡激振动抑制装置优化设计研究》文中提出管柱系统是海洋石油装备必不可少的一个环节,在海洋油气开采工程中起到了至关重要的作用,其运行也受到了复杂的海洋环境的考验,深水管柱结构的涡激振动（vortexinduced vibration,VIV）则是造成其疲劳失效的主要原因,关于流场和涡激振动方向的研究虽然持续了上百年,但如何能快速精确求解流场至今仍未能得到解决。本文采用BP神经网络学习训练的方法直接重构了圆柱绕流中求解流场的方法,得到求解流场的替代模型,极大地提高了求解效率,同时结合替代模型和遗传算法,开展了对涡激振动抑制装置的优化设计研究,为工程中涡激振动的抑制提供新的思路。首先,本文分别进行低雷诺数和高雷诺数下的二维圆柱涡激振动数值仿真验证,使用Bezier曲线建立参数化的整流罩模型,并分别对雷诺数Re=100、Re=6000和Re=12000三种情况下的涡激振动响应进行研究,基于COMSOL与MATLAB的数据交互接口,建立附加整流罩的管柱VIV数值仿真数据库;提出一种实验的方法,对神经网络隐含层结构进行研究,并对训练函数和归一化函数进行研究,建立BP神经网络训练学习的拓扑结构,使用数据库中的训练样本数据和测试样本数据对预测模型进行了训练和准确性验证。针对不同雷诺数情况下,以作用在整流罩上的升力作为优化目标函数,基于遗传算法和VIV响应预测模型对建立的参数化整流罩模型进行优化设计,建立涡激振动抑制效果最优的整流罩截面模型,对理论最优模型进行CFD数值仿真和实验研究。最终提出可供工程借鉴的涡激振动抑制装置优化设计方案流程,提出一种可变形式涡激振动抑制整流罩结构设计方案以及针对涡激振动控制的自适应控制和主动控制的控制方案。研究结果表明:（1）基于BP神经网络学习训练重构流场的求解方法,得到的替代模型对于求解附加整流罩管柱的涡激振动响应具有较高的预测精度和求解效率;（2）结合遗传优化算法得到的优化后的整流罩模型,在低雷诺数流场中,相较于传统水滴形整流罩模型涡激振动抑制效率提升不明显,在高雷诺数流场中具有较高的涡激振动抑制效率,且相较于传统水滴形整流罩模型涡激振动抑制效率提升明显;（3）通过实验和仿真研究,基于神经网络训练学习和智能优化算法对涡激振动抑制装置优化设计的方案具有可行性,可为工程中涡激振动抑制提供新的研究思路。
孟凡刚[9]（2017）在《高压断路器机械系统非线性动力学特性及故障机理研究》文中提出随着我国提出了建设“坚强智能电网”的发展目标,对高压断路器产品需求更为迫切,并对其安全稳定性与可靠性提出了更高的要求。高压断路器是高压输电系统中关键控制和保护设备,具有结构复杂、开断电流大、响应速度快、分合闸时间短、冲击振动剧烈及可靠性要求高等特点,在大功率脉冲载荷诱发下展现出复杂宽带非线性动力学特性。据统计,在高压断路器工作运行过程中出现的各种故障中,机械故障占居首位,而操动机构作为高压断路器最主要的执行单元,其动态特性直接决定了高压断路器的机械可靠性。为提高产品的机械性能与安全可靠性,形成一套系统、全面、科学的产品动态分析评价体系及研究方法是目前国内外学者及工程技术人员迫切需要解决的难题。本文结合产品在实际运行和测试过程中发生的典型机械故障现象,以某型高压断路器弹簧操动机构为研究对象,采用理论分析、仿真建模与试验测试相结合的方法,全面、深入、系统性地对其非线性动力学特性及其故障机理进行研究,主要研究内容如下:1.基于高压断路器的结构特点及工作要求,设计并搭建了弹簧操动机构机械特性与弹簧应力松弛试验平台系统,可实时采集高压断路器的位移、速度、应力、振动信号及弹簧蠕变参数等试验数据,并对数据进行分析处理以最大限度地消除测量误差。此外,建立了高压断路器典型的拒分、拒合机械故障实物模型,得到相应的机械故障特征及故障诱因,通过在线测试系统实时采集多种机械故障特征信号,为后续的数值仿真计算提供了可靠的数据来源。2.以某型高压断路器弹簧操动机构为研究对象,基于平面旋转铰间隙矢量模型,对比分析多种接触模型的动力学特性,然后采用修正的法向接触力和切向摩擦力模型描述运动副间隙的接触碰撞过程,并通过修正Craig-Bampton子结构模态综合法得到柔性体的模态集,最终建立含多间隙的多连杆机构多体动力学刚柔耦合模型,研究运动副间隙、结构柔性及接触摩擦等因素诱发的非线性动态特性,分析间隙值、间隙数、柔体数及摩擦系数诱发的多体系统动态响应规律。3.综合考虑材料弹塑性、冲击碰撞、接触摩擦等非线性因素耦合作用,建立了含三维旋转铰铰间间隙的高压断路器机械系统整机有限元参数化数值仿真模型、疲劳寿命预估模型及弹簧蠕变模型,并通过试验测试及能量平衡分析理论评估模型的精确性与可靠性,研究机械系统分、合闸过程中大功率脉冲诱发的复杂宽带非线性动态响应特性,分析关键部件挤压变形、应力集中、疲劳失效及蠕变松弛等潜在的故障机理特性。4.基于参数化数值仿真系统平台,通过参数及边载设置方法,建立高压断路器弹簧操动机构的“弹簧失效”、“间隙误差”、“锁扣失灵”、“凸轮偏距”、“机械卡涩”、过“死点”六种典型机械故障仿真模型,研究相应的典型机械故障特征,分析故障机理并寻求相应关键参数诱发故障的临界阈值。此外,基于仿真模型所生成的故障样本数据库,建立故障智能诊断模型实现故障信号的特征提取及智能识别。本文首次通过仿真建模方法对高压断路器机械系统整机模型的非线性动力学特性及其典型故障机理进行研究,揭示了关键因素对系统非线性动态特性的影响规律,并得到了关键参数诱发相应机械故障的临界阈值。此外,构建的数值仿真平台具有广泛的应用性,为实现产品的动态分析、设计优化及其可靠性的提高提供了一种科学合理的研究方法。
汪卫华[10]（2013）在《非晶态物质的本质和特性》文中研究说明非晶态物质是复杂的多体相互作用体系,其基本特征是原子和电子结构复杂,微观结构长程无序,体系在能量上处在亚稳态,具有复杂的多重弛豫行为,其物理、化学和力学性质、特征及结构随时间演化。不稳定,随机性,不可逆是非晶物质的基本要素,自组织,复杂性,时间在非晶物质中起重要作用。复杂的非晶态物质有很多基本而独特的性质。非晶态物质的复杂性没有能阻挡住人们对它的兴趣和研究。现在人们把越来越多的目光从相对简单的有序物质体系关注到复杂相互作用的无序非晶体系。近几十年来,非晶的研究在无序中发现有序,在纷繁和复杂中寻求简单和美,引领了新的研究方向,导致很多新概念、新思想、新方法、新工艺、新模型和理论,以及新物质观的产生。非晶态合金（又称金属玻璃）是50多年前偶然发现的一类新型非晶材料。非晶合金的发现极大地丰富了金属物理的研究内容,带动了非晶态物理和材料的蓬勃发展,把非晶物理研究推向凝聚态物理的前沿。今天,非晶物理已成为凝聚态物理的一个重要和有挑战性的分支。非晶态材料不仅成为性能独特、在日常生活和高新技术领域都广泛使用的新材料,同时也成为研究材料科学和凝聚态物理中一些重要科学问题的模型体系。本文试图用科普的语言,以非晶合金为典型非晶物质综述非晶物理和材料的发展历史和精彩故事、介绍非晶科学中的主要概念、研究方法、重要科学问题和难题、非晶材料的形成机理、结构特征、非晶的本质、非晶中的重要转变–玻璃转变、非晶中的重要理论模型、物理和力学性能及非晶材料的各种应用等方面的研究概况和最新的重要进展。还介绍了非晶领域今后的研究动态及趋势,以及这门学科面临的重要问题、发展前景和方向。
二、低频周期驱动八极形变的经典混沌现象（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、低频周期驱动八极形变的经典混沌现象（论文提纲范文）
（1）微机械谐振器的模态耦合及非线性行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微机械谐振器概述 |
| 1.1.1 微机械谐振器的常见结构及应用 |
| 1.1.2 微机械谐振器的激励方法 |
| 1.1.3 微机械谐振器的基本性能指标 |
| 1.2 微机械谐振器的非线性行为 |
| 1.2.1 微机械谐振器几何非线性产生的原因 |
| 1.2.2 有阻尼达芬振子的软化和硬化行为 |
| 1.2.3 带二次项的达芬振子的受迫振动 |
| 1.3 微机械谐振器的模态耦合 |
| 1.3.1 微机械谐振器的线性模态耦合 |
| 1.3.2 微机械谐振器模态的参量耦合 |
| 1.3.3 微机械谐振器模态的色散耦合 |
| 1.3.4 微机械谐振器的内共振 |
| 1.4 微机械谐振器的发展现状及发展方向 |
| 1.4.1 超高Q值微机械谐振器 |
| 1.4.2 微机械谐振器在量子信息技术中的应用 |
| 1.4.3 微机械谐振器和人工智能 |
| 1.5 本文的研究目标和拟解决的问题 |
| 参考文献 |
| 第二章 具有非对称耦合项的线性模态耦合 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 谐振器的设计 |
| 2.2.1 Π形谐振器基本结构 |
| 2.2.2 Π形谐振器的振动模式 |
| 2.3 通过激光调制的Π形谐振器的模式耦合实验方案 |
| 2.3.1 耦合的谐振子振动方程 |
| 2.3.2 Π形谐振器的模式耦合实验平台搭建 |
| 2.3.3 Π形谐振器的正交模式的测量 |
| 2.4 激光调制Π形谐振器耦合的正交模式的简并 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 周期光场驱动的薄膜谐振器双模态参量耦合 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 薄膜机械谐振器 |
| 3.2.1 薄膜机械谐振器的结构 |
| 3.2.2 薄膜机械谐振器的模态表征 |
| 3.3 光场驱动薄膜谐振器实现模态的参量耦合 |
| 3.3.1 实验装置及理论基础 |
| 3.3.2 激光功率对薄膜谐振器模态频率的调制 |
| 3.3.3 周期调制激光实现模态的参量耦合 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 微机械谐振器的1:2内共振模态耦合 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微悬臂梁谐振器 |
| 4.2.1 微悬臂梁谐振器概述 |
| 4.2.2 微悬臂梁谐振器的振动模态 |
| 4.2.3 微悬臂梁在空气中的Q值仿真 |
| 4.3 微悬臂梁的谐振性质表征 |
| 4.3.1 实验测试装置 |
| 4.3.2 微悬臂梁的基本模态表征 |
| 4.4 微悬臂梁谐振器第三和第四阶模态的内共振 |
| 4.4.1 微悬臂梁谐振器的非线性响应 |
| 4.4.2 通过旋转波近似法数值模拟IR响应 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于内共振的参量化激励下的非线性模态耦合 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微机械谐振器的参量化激励 |
| 5.2.1 参量共振及Mathieu方程 |
| 5.2.2 具有1:2内共振的微悬臂梁的参量化激励方案 |
| 5.2.3 多模态非线性耦合的泵浦频率调控 |
| 5.2.4 多模态非线性耦合的泵浦幅度调控 |
| 5.3 内共振系统中参量化激励产生频率梳 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 可以进一步研究的问题 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间论文及专利发表情况 |
| 附录 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）直齿圆柱齿轮传动系统非线性动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 齿轮系统动力学研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 齿轮系统动力学模型研究现状 |
| 1.2.2 齿轮系统动态特性及研究方法现状 |
| 1.3 研究思路及技术路线 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 主要研究工作 |
| 2 齿轮系统动力学研究理论基础 |
| 2.1 非线性系统分岔理论 |
| 2.2 齿面冲击和动载特性分析指标 |
| 2.3 CPNF算法 |
| 2.4 基频谐波平衡法 |
| 2.5 OGY混沌控制理论 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 单自由度直齿圆柱齿轮副非线性动力学特性 |
| 3.1 单自由度齿轮副动力学模型 |
| 3.2 单自由度齿轮副动态特性 |
| 3.2.1 I/P分岔仿真原理及过程 |
| 3.2.2 参数平面内I/P分岔特性 |
| 3.2.3 系统综合动态特性 |
| 3.3 单自由度齿轮副系统的运动稳定性 |
| 3.3.1 齿面冲击状态的稳定性 |
| 3.3.2 周期运动的稳定性 |
| 3.3.3 振动强度的稳定性 |
| 3.4 单自由度齿轮副系统全局分岔特性 |
| 3.5 齿面闪温对单自由度齿轮副系统动力学特性的影响 |
| 3.5.1 含齿面闪温的齿轮副非线性动力学模型 |
| 3.5.2 闪温对系统动力学特性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 三自由度单级直齿圆柱齿轮传动系统动力学特性 |
| 4.1 单级齿轮系统的非线性动力学模型及仿真算法 |
| 4.2 单级齿轮系统的周期运动及其稳定性 |
| 4.2.1 倍化分岔及其周期运动的稳定性 |
| 4.2.2 Hopf分岔及其周期运动的稳定性 |
| 4.2.3 鞍结分岔及其周期运动的稳定性 |
| 4.3 单级齿轮系统的I/P分岔 |
| 4.3.1 单参工况下系统I/P分岔 |
| 4.3.2 参数平面内系统I/P分岔 |
| 4.4 单级齿轮系统的冲击和动载特性 |
| 4.4.1 参数平面内CPNF法仿真过程 |
| 4.4.2 单参数工况下系统动态特性 |
| 4.4.3 参数平面内系统动态特性 |
| 4.5 单级齿系统的非线性频响特性 |
| 4.6 单级齿轮系统的混沌控制 |
| 4.6.1 单级齿轮系统OGY控制控制步骤 |
| 4.6.2 控制结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 多级混合轮系非线性动力学特性 |
| 5.1 混合轮系非线性动力学模型 |
| 5.2 混合轮系系统的I/P分岔 |
| 5.2.1 转速Ω的I/P分岔 |
| 5.2.2 齿侧间隙b的I/P分岔 |
| 5.2.3 啮合阻尼比ξ的I/P分岔 |
| 5.2.4 其余参数的I/P分岔 |
| 5.3 混合轮系多啮频激励和连接轴扭转对系统分岔特性的影响 |
| 5.3.1 多啮频对分岔特性的影响 |
| 5.3.2 连接轴扭转刚度对分岔特性的影响 |
| 5.4 混合轮系齿面冲击特性 |
| 5.4.1 非线性参数对齿面冲击特性的影响 |
| 5.4.2 连接轴刚度对齿面冲击特性的影响 |
| 5.5 混合轮系双参平面内系统动态特性 |
| 5.5.1 时变刚度-频率平面内动态特性 |
| 5.5.2 间隙-频率平面内动态特性 |
| 5.5.3 阻尼-频率平面内动态特性 |
| 5.6 混合轮系非线性频响特性 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（3）双重平衡态与乌拉尔山环流异常的机理（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 乌拉尔山环流异常的研究概述 |
| 1.1.1 乌拉尔山环流异常对东亚天气和气候的影响 |
| 1.1.2 乌拉尔山环流异常的基本特征 |
| 1.1.3 乌拉尔山环流异常的形成原因 |
| 1.2 低阶截谱模式与多平衡态理论的介绍 |
| 1.2.1 多平衡态和超临界叉式分岔的概念 |
| 1.2.2 低阶截谱模式与多平衡态理论的由来 |
| 1.2.3 低阶截谱模式与多平衡态理论的研究现状 |
| 1.3 本文研究思路、内容和方法 |
| 第二章 低阶截谱陆气耦合模式中的多重平衡态 |
| 2.1 陆气耦合模式 |
| 2.1.1 模式方程组 |
| 2.1.2 截谱方程组 |
| 2.2 多平衡态解及其稳定性 |
| 2.2.1 定常解求解及稳定性判断 |
| 2.2.2 多平衡态的存在 |
| 2.2.3 超临界叉式分岔 |
| 2.2.4 多重平衡态的起源 |
| 2.3 陆气耦合的作用 |
| 2.3.1 中间型平衡态稳定性的比较 |
| 2.3.2 平衡态分岔的比较 |
| 2.3.3 平衡态环流场的比较 |
| 2.3.4 非绝热加热场的比较 |
| 2.4 脊型、槽型平衡态形成的动力学机制 |
| 2.5 脊型、槽型平衡态形成的能量学机制 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 高阶截谱陆气耦合模式中的双重流型域 |
| 3.1 截谱展开与数值积分 |
| 3.2 两类大气定性行为与双重流型域 |
| 3.2.1 两类大气定性行为 |
| 3.2.2 脊型和槽型双重流型域的存在 |
| 3.3 分岔与双重流型域 |
| 3.4 双重流型域的形成原因 |
| 3.5 高阶、低阶截谱模式的比较 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 双重平衡态—乌拉尔山环流的正、负异常 |
| 4.1 数据和方法 |
| 4.2 乌拉尔山环流型的分类 |
| 4.3 多平衡态存在性的验证 |
| 4.4 超临界叉式分岔存在性的验证 |
| 4.4.1 乌拉尔山环流与理论模型的相似性 |
| 4.4.2 超临界叉式分岔存在性的定性验证 |
| 4.4.3 超临界叉式分岔存在性的定量验证 |
| 4.5 物理机制 |
| 4.5.1 乌拉尔山脉的地形效应 |
| 4.5.2 纬向气流与乌拉尔山脉相互作用的关键区 |
| 4.5.3 太阳活动诱发乌拉尔山环流异常的可能机制 |
| 4.6 小结和讨论 |
| 第五章 总结与讨论 |
| 5.1 全文总结和结论 |
| 5.2 主要创新点和不足 |
| 5.3 若干讨论 |
| 5.3.1 北极气候变化对乌拉尔山环流的可能影响 |
| 5.3.2 乌拉尔山环流与欧亚型遥相关的联系 |
| 5.4 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（4）含干摩擦制动系统的动力学分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 非线性动力学的发展概述 |
| 1.2 含干摩擦运动系统的研究的目的与意义 |
| 1.3 含干摩擦系统的研究现状 |
| 1.4 盘形制动器系统的研究现状 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 2 干摩擦振动系统的相关基础理论 |
| 2.1 干摩擦振动系统理论简介 |
| 2.1.1 粘滑运动 |
| 2.1.2 摩擦模型概述 |
| 2.2 混沌及分岔理论 |
| 2.2.1 混沌理论概述 |
| 2.2.2 分岔理论概述 |
| 2.3 非线性动力学的研究方法 |
| 2.3.1 非线性系统的定量研究方法 |
| 2.3.2 非线性系统的定性分析方法 |
| 2.3.3 Poincaré映射 |
| 2.3.4 摩擦制动系统和摩擦制动系统介绍 |
| 3 单自由度摩擦制动系统的动力学分析 |
| 3.1 力学模型及微分方程建立和分析 |
| 3.2 系统微分方程的解 |
| 3.3 Poincaré映射的建立 |
| 3.3.1 正向滑动分析 |
| 3.3.2 粘滞状态分析 |
| 3.3.3 反向滑动分析 |
| 3.4 制动盘速度影响下动力学分析 |
| 3.5 激振频率影响下动力学行为分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 两自由度摩擦制动系统的动力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 力学模型及微分方程建立和分析 |
| 4.3 外激励振幅对系统动力学的影响 |
| 4.4 制动盘速度影响下的动力学行为分析 |
| 4.5 正压力影响下的动力学行为分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 四自由度摩擦制动系统的动力学分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 系统模型及动力学方程 |
| 5.3 制动压力对系统动力学的影响 |
| 5.4 不同制动参数激励频率下的动力学分析 |
| 5.4.1 中压低速度系统动力学的影响 |
| 5.4.2 中压高速度系统动力学的影响 |
| 5.4.3 高压高速度系统动力学的影响 |
| 5.4.4 高压低速度系统动力学的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（5）基于磁流变阻尼与准零刚度调控的复合隔振系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景、目的和意义 |
| 1.2 隔振技术的发展与研究现状 |
| 1.3 磁流变半主动隔振技术的发展现状 |
| 1.3.1 磁流变智能材料研究概况 |
| 1.3.2 磁流变阻尼器的研究现状 |
| 1.4 准零刚度非线性隔振技术的研究现状 |
| 1.4.1 非线性振动系统及其动力学研究概述 |
| 1.4.2 准零刚度隔振技术国内外研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 外多极式磁流变阻尼单元的设计研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 外多极式磁流变阻尼器的设计 |
| 2.2.1 多极式电磁结构介绍 |
| 2.2.2 磁流变阻尼器的结构设计 |
| 2.3 磁流变阻尼器力学模型 |
| 2.3.1 磁流变液流体动力学分析 |
| 2.3.2 阻尼力数值分析模型的建立 |
| 2.4 阻尼器结构参数的优化设计 |
| 2.4.1 基于动态范围的数值优化设计 |
| 2.4.2 电磁优化设计 |
| 2.5 阻尼器电磁分析与阻尼力特性仿真 |
| 2.5.1 磁路分析计算 |
| 2.5.2 电磁场有限元仿真与阻尼力特性分析 |
| 2.6 磁芯内嵌流道结构的探索研究 |
| 2.6.1 结构设计与阻尼力计算 |
| 2.6.2 电磁仿真与性能对比分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 电磁式准零刚度单元的设计研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电磁式准零刚度隔振单元的总体设计 |
| 3.2.1 准零刚度单元的总体方案设计 |
| 3.2.2 结构设计及材料的选取与制备 |
| 3.3 负刚度单元的电磁计算与仿真 |
| 3.3.1 电磁负刚度单元的磁路分析与计算 |
| 3.3.2 电磁仿真与电磁力的拟合 |
| 3.4 准零刚度单元的控制系统开发 |
| 3.4.1 控制策略的选择 |
| 3.4.2 控制方案的设计与器件选择 |
| 3.4.3 驱动器的设计与测试 |
| 3.5 准零刚度单元的辨识与测试 |
| 3.5.1 负刚度单元电磁力的辨识与模型修正 |
| 3.5.2 电磁准零刚度单元的静态刚度特性测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 复合隔振系统的动力学建模与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非线性振动的研究方法 |
| 4.2.1 非线性动力学常用解法 |
| 4.2.2 运动稳定性的判别法 |
| 4.3 复合隔振系统的动力学分析 |
| 4.3.1 隔振系统动力学建模 |
| 4.3.2 系统响应与振动传递率的数值仿真 |
| 4.4 偏移状态下系统动力学分析 |
| 4.4.1 偏移状态下系统动力学建模 |
| 4.4.2 数值仿真与参数变化分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 复合隔振系统样机测试与低频隔振性能实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 磁流变阻尼单元的实验研究 |
| 5.2.1 磁流变阻尼器样机与测试平台 |
| 5.2.2 阻尼力性能测试实验数据分析 |
| 5.3 电磁式准零刚度单元的动态性能测试 |
| 5.3.1 准零刚度单元样机与振动测试平台搭建 |
| 5.3.2 扫频与定频振动测试 |
| 5.4 复合隔振系统的低频隔振实验研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）多间隙机构混沌运动特性分析与故障诊断预报研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展动态 |
| 1.2.1 含间隙运动副研究现状 |
| 1.2.2 机构中的混沌现象研究概况 |
| 1.2.3 故障诊断研究概况 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 含间隙的转动副接触力模型分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 转动副间隙描述 |
| 2.3 间隙铰链接触力模型 |
| 2.3.1 Kelvin-Voigt线性弹簧阻尼模型 |
| 2.3.2 Hertz接触模型 |
| 2.3.3 Hunt-Crossley非线性弹簧阻尼模型 |
| 2.3.4 Lankarani-Nikravesh接触力模型 |
| 2.3.5 运动副组成元素间碰撞条件判定 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 含间隙机构的动力学建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 间隙处于曲柄与连杆之间机构的动力学建模 |
| 3.3 间隙处于滑块与连杆之间时机构的动力学建模 |
| 3.4 含双间隙时机构的动力学建模 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 间隙参数变化对机构动力学影响与混沌运动现象分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 间隙机构动力学方程的求解 |
| 4.3 混沌辨识方法简介 |
| 4.3.1 相轨迹法 |
| 4.3.2 Poincare截面法 |
| 4.3.3 Lyapunov指数法 |
| 4.4 基于数值计算方法的间隙机构混沌现象分析 |
| 4.5 基于Adams对含间隙机构动力学仿真分析 |
| 4.5.1 间隙处于曲柄与连杆之间机构动力学仿真分析 |
| 4.5.2 间隙处于滑块与连杆之间机构动力学仿真分析 |
| 4.5.3 双间隙时机构动力学仿真分析 |
| 4.6 含间隙机构混沌现象辨识分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 故障特征频谱分析与基于神经网络的故障诊断研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 典型故障及其频率特征提取方法 |
| 5.2.1 快速傅里叶变换 |
| 5.2.2 小波理论 |
| 5.3 神经网络介绍 |
| 5.3.1 前馈神经网络概述 |
| 5.3.2 神经网络算法简介 |
| 5.3.3 神经网络层数的选取 |
| 5.3.4 隐含层神经元数量的确定 |
| 5.3.5 初始权值和阈值的选取 |
| 5.4 基于Matlab神经网络工具箱的机械系统故障诊断 |
| 5.4.1 样本的获取 |
| 5.4.2 Matlab神经网络预测分析 |
| 5.4.3 实验结果分析 |
| 5.5 一种样本数据的分析与筛选方法 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间参加的科研项目与科研成果 |
| 致谢 |
（7）永磁直线波浪发电系统的混沌分析与控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外波浪发电的研究现状及分析 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 直线电机的发展 |
| 1.4 混沌理论的发展 |
| 1.5 论文主要内容与安排 |
| 第二章 混沌动力学现象分析 |
| 2.1 混沌的形成通道 |
| 2.1.1 费根鲍姆通道 |
| 2.1.2 PM类间歇通道 |
| 2.1.3 霍夫分岔通道 |
| 2.2 Li-Yorke混沌定义 |
| 2.3 Lorenz混沌模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 永磁同步直线电机的混沌现象研究 |
| 3.1 Clarke-Park坐标变换 |
| 3.2 永磁同步直线电机数学模型 |
| 3.2.1 永磁同步直线电机理想模型 |
| 3.2.2 永磁同步直线电机边缘效应 |
| 3.3 永磁同步直线电机的混沌模型 |
| 3.4 混沌模型特性分析与仿真 |
| 3.4.1 最大Lyapunov指数的计算 |
| 3.4.2 PMLSM混沌模型特性仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 永磁直线电机系统解耦自适应滑模混沌控制 |
| 4.1 稳定性理论基础 |
| 4.2 滑模设计方法 |
| 4.3 永磁直线电机解耦自适应滑模控制 |
| 4.3.1 状态反馈解耦控制器 |
| 4.3.2 基于解耦模型的滑模控制律的设计 |
| 4.3.3 解耦自适应滑模的混沌控制器设计 |
| 4.4 仿真验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 混沌控制器的优化 |
| 5.1 混沌控制率参数变化的影响 |
| 5.2 自适应滑模混沌控制的优化 |
| 5.2.1 粒子群算法基本概念及原理 |
| 5.2.2 实验仿真 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（8）深水管柱结构涡激振动抑制装置优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 管柱涡激振动特性 |
| 1.2.2 涡激振动抑制 |
| 1.2.3 BP神经网络模型预测 |
| 1.3 本文的研究工作 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第2章 管柱结构涡激振动理论基础 |
| 2.1 涡激振动理论 |
| 2.1.1 涡激振动重要参数 |
| 2.1.2 漩涡形成和脱落机理 |
| 2.1.3 数值仿真控制方程 |
| 2.1.4 流场模型 |
| 2.2 圆柱涡激振动数值求解验证 |
| 2.2.1 模型基础设置 |
| 2.2.2 边界条件设置 |
| 2.2.3 网格划分与网格质量检测 |
| 2.2.4 结果验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于BP神经网络的整流罩涡激振动响应预测模型研究 |
| 3.1 BP神经网络理论基础 |
| 3.1.1 BP神经网络结构 |
| 3.1.2 激活函数 |
| 3.1.3 反向传播原理 |
| 3.1.4 BP算法过程 |
| 3.2 不同截面形状的整流罩涡激振动响应研究 |
| 3.2.1 整流罩截面参数化模型研究 |
| 3.2.2 数值仿真数据库建立 |
| 3.3 BP神经网络模型训练基础研究 |
| 3.3.1 数据处理以及归一化 |
| 3.3.2 训练函数的分类以及选择 |
| 3.3.3 隐含层神经元数量研究 |
| 3.4 整流罩涡激振动响应预测模型验证 |
| 3.4.1 整流罩涡激振动响应预测模型训练 |
| 3.4.2 整流罩涡激振动响应预测模型验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于遗传算法的整流罩截面优化研究 |
| 4.1 基于遗传算法的整流罩截面优化研究 |
| 4.1.1 优化设计基础研究 |
| 4.1.2 最优整流罩截面研究 |
| 4.2 最优截面整流罩的数值仿真验证分析 |
| 4.2.1 层流模式下涡激振动响应 |
| 4.2.2 湍流模式下涡激振动响应 |
| 4.3 最优截面整流罩的实验分析 |
| 4.3.1 实验内容 |
| 4.3.2 实验方案 |
| 4.3.3 实验结果 |
| 4.3.4 实验结论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 管柱结构涡激振动抑制装置设计及工程应用 |
| 5.1 管柱结构涡激振动抑制装置优化设计方法的工程应用 |
| 5.2 管柱结构涡激振动主动控制整流罩概念设计 |
| 5.2.1 转向结构设计 |
| 5.2.2 变形结构设计 |
| 5.2.3 涡激振动控制过程 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间获得的学术成果 |
| 致谢 |
（9）高压断路器机械系统非线性动力学特性及故障机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文研究背景和研究意义 |
| 1.2 涉及领域的国内外研究现状 |
| 1.2.1 高压断路器机械系统研究现状 |
| 1.2.2 间隙动力学研究现状 |
| 1.2.3 柔体动力学研究现状 |
| 1.2.4 机械故障诊断基础的研究现状 |
| 1.3 论文研究内容和组织结构 |
| 2 高压断路器机械特性及典型故障试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验目的 |
| 2.3 试验方案 |
| 2.3.1 试验对象 |
| 2.3.2 高压断路器机械特性测试系统 |
| 2.3.3 弹簧应力松弛测试系统 |
| 2.4 试验测试结果及数据分析 |
| 2.5 典型机械故障试验研究 |
| 2.5.1 拒合故障 |
| 2.5.2 拒分故障 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 间隙与柔性诱发的平面机构非线性动态特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 间隙接触碰撞模型 |
| 3.2.1 间隙铰数学模型 |
| 3.2.2 法向力模型 |
| 3.2.3 切向力模型 |
| 3.3 机构柔性体分析理论 |
| 3.3.1 子结构模态综合法 |
| 3.3.2 修正的Craig-Bampton方法 |
| 3.4 操动机构动力学模型 |
| 3.4.1 操动机构传动原理分析 |
| 3.4.2 操动机构理想铰模型 |
| 3.4.3 操动机构间隙铰模型 |
| 3.4.4 操动机构柔体动力学模型 |
| 3.5 模型验证分析 |
| 3.6 数值结果分析 |
| 3.6.1 间隙对刚体机构动力学特性影响 |
| 3.6.2 柔性对间隙机构动力学特性影响 |
| 3.6.3 间隙值对柔体机构动力学特性影响 |
| 3.6.4 间隙数对柔体机构动力学特性影响 |
| 3.6.5 摩擦系数对间隙柔体机构动力学特性影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 高压断路器机械系统三维建模与动态响应分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值仿真系统建模方法与理论 |
| 4.2.1 有限元参数化模型建模方法 |
| 4.2.2 高应变率弹塑性材料本构模型 |
| 4.2.3 接触状态识别方法 |
| 4.2.4 显式积分算法 |
| 4.2.5 蠕变分析 |
| 4.2.6 疲劳分析 |
| 4.3 高压断路器机械系统数值仿真建模 |
| 4.3.1 操动机构三维实体模型 |
| 4.3.2 操动机构有限元参数化模型 |
| 4.3.3 疲劳寿命预估模型 |
| 4.3.4 弹簧蠕变模型 |
| 4.4 仿真模型分析与验证 |
| 4.4.1 建模效率分析 |
| 4.4.2 能量平衡分析 |
| 4.4.3 试验测试对比分析 |
| 4.5 动态响应分析 |
| 4.5.1 操动机构应力、形变及寿命分析 |
| 4.5.2 弹簧蠕变特性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 高压断路器典型机械故障机理建模仿真研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高压断路器典型机械故障建模方法 |
| 5.3 高压断路器典型机械故障机理仿真与分析 |
| 5.3.1 弹簧失效 |
| 5.3.2 间隙误差 |
| 5.3.3 掣子误差 |
| 5.3.4 凸轮偏距 |
| 5.3.5 机械卡涩 |
| 5.3.6 过“死点” |
| 5.4 基于仿真数据的故障智能诊断研究 |
| 5.4.1 智能诊断模型 |
| 5.4.2 信号分析与特征选取 |
| 5.4.3 仿真计算与结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录Ⅰ 作者攻博期间的学术成果 |
| 附录Ⅱ 作者攻博期间参与的科研工作 |
四、低频周期驱动八极形变的经典混沌现象（论文参考文献）
- [1]微机械谐振器的模态耦合及非线性行为研究[D]. 罗雯耀. 山东大学, 2021(11)
- [2]直齿圆柱齿轮传动系统非线性动力学特性研究[D]. 田亚平. 兰州交通大学, 2020
- [3]双重平衡态与乌拉尔山环流异常的机理[D]. 李冬冬. 兰州大学, 2020(01)
- [4]含干摩擦制动系统的动力学分析[D]. 刘镇豪. 兰州交通大学, 2020(01)
- [5]基于磁流变阻尼与准零刚度调控的复合隔振系统研究[D]. 冯立锋. 哈尔滨工程大学, 2020
- [6]多间隙机构混沌运动特性分析与故障诊断预报研究[D]. 周挺. 燕山大学, 2019(03)
- [7]永磁直线波浪发电系统的混沌分析与控制[D]. 谢东燊. 广东工业大学, 2019
- [8]深水管柱结构涡激振动抑制装置优化设计研究[D]. 刘福来. 中国石油大学(华东), 2019(09)
- [9]高压断路器机械系统非线性动力学特性及故障机理研究[D]. 孟凡刚. 武汉大学, 2017(06)
- [10]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展, 2013(05)