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一类二自由度分数阶参激系统的混沌阈值研究
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作者 魏想 温少芳 申永军 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期102-115,共14页
研究了二自由度分数阶参激系统在谐波激励下的分岔与混沌行为。利用Melnikov方法分析了二自由度分数阶参激系统产生Smale马蹄形意义下分岔与混沌的必要条件,得到了其解析结果。将得到的解析结果与数值迭代算法的结果进行对比。结果表明... 研究了二自由度分数阶参激系统在谐波激励下的分岔与混沌行为。利用Melnikov方法分析了二自由度分数阶参激系统产生Smale马蹄形意义下分岔与混沌的必要条件,得到了其解析结果。将得到的解析结果与数值迭代算法的结果进行对比。结果表明,两种算法得到的混沌阈值曲线的变化趋势一致,吻合度较高,证实了得到的混沌阈值解析曲线的准确性。利用最大Lyapunov指数图、相图、时程图、频谱图以及Poincare截面图分析了一些典型点的动力学响应特性,得到了系统进入混沌运动状态的途径,详细说明了基于Melnikov方法求得的系统混沌边界条件的合理性。最后分析了系统各参数对混沌阈值曲线的影响,研究表明:增大分数阶系数、参激系数、线性阻尼系数和耦合阻尼系数可以抑制混沌运动的发生,而增大线性刚度系数、非线性刚度系数以及分数阶阶次有时会增加系统混沌发生的可能性,以上结论可为实际应用提供分析参考,对此类系统的设计和控制具有一定指导价值。 展开更多
关键词 二自由度系统 melnikov方法 分数阶微分 参数激励 混沌
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参数激励变势能函数压电俘能器的特性研究
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作者 解小东 陈忠成 谢进 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第8期375-380,共6页
提出了一种具有变势能函数的二自由度压电俘能器结构。利用拓展哈密顿原理推导了俘能器的机电耦合模型,并对系统进行了运动及动力学仿真分析。研究表明,在系统发生共振时,随着外部磁铁的运动,系统中的磁力和磁势能均发生变化,系统的磁... 提出了一种具有变势能函数的二自由度压电俘能器结构。利用拓展哈密顿原理推导了俘能器的机电耦合模型,并对系统进行了运动及动力学仿真分析。研究表明,在系统发生共振时,随着外部磁铁的运动,系统中的磁力和磁势能均发生变化,系统的磁势能穿越了形状不同的磁势能曲线,产生了较大的磁势能变化,其中的大部分能量转化为梁的弹性势能,且通过对系统俘能特性的研究表明,俘能器的工作带宽与输出电压均方根峰值均得到较大提升,从而提高了俘能器的性能。 展开更多
关键词 参数激励 带宽 变势能函数 内共振
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黏弹性传动带1∶3内共振时的周期和混沌运动 被引量:32
3
作者 张伟 温洪波 姚明辉 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期443-454,共12页
研究了参数激励作用下黏弹性传动带在1∶3内共振时的周期解分岔和混沌动力学,同时考虑传动带的线性外阻尼因素和材料内阻尼因素。首先建立了具有线性外阻尼情况下的黏弹性传动带平面运动时的非线性动力学方程,黏弹性材料的本构关系用Kel... 研究了参数激励作用下黏弹性传动带在1∶3内共振时的周期解分岔和混沌动力学,同时考虑传动带的线性外阻尼因素和材料内阻尼因素。首先建立了具有线性外阻尼情况下的黏弹性传动带平面运动时的非线性动力学方程,黏弹性材料的本构关系用Kelvin模型描述,然后考虑黏弹性传动带的横向振动问题,利用多尺度法和Galerkin离散法得到黏弹性传动带系统在1∶3内共振时的平均方程,最后利用数值模拟方法研究了黏弹性传动带系统的周期振动和混沌动力学,得到了系统在不同参数下的混沌运动,数值模拟结果说明黏弹性传动带系统存在周期分岔,概周期运动及混沌运动。 展开更多
关键词 黏弹性传动带 参数激励 内共振 混沌动力学 固体力学
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内共振条件下直线运动梁的动力稳定性 被引量:56
4
作者 冯志华 胡海岩 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期389-400,共12页
基于Kane方程,建立起了包含有耦合的三次几何及惯性非线性项大范围直线运动梁动力学控制方程.利用多尺度法并结合笛卡尔坐标变换,对所得方程进行一次近似展开,着重对满足一、二阶模态间3:1内共振现象的两端铰支梁参激振动平凡解稳定性... 基于Kane方程,建立起了包含有耦合的三次几何及惯性非线性项大范围直线运动梁动力学控制方程.利用多尺度法并结合笛卡尔坐标变换,对所得方程进行一次近似展开,着重对满足一、二阶模态间3:1内共振现象的两端铰支梁参激振动平凡解稳定性进行了详尽的分析,得出了稳定性边界的解析表达式.采用中心流形定理对调制微分方程组进行降维处理,分析了相应Hopf分岔类型并通过数值计算发现了稳定的极限环存在. 展开更多
关键词 直线运动梁 动力稳定性 参激振动 内共振 多尺度法 笛卡尔坐标转换 中心流形定理 极限环 KANE方程
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2:1内共振条件下变转速预变形叶片的非线性动力学响应 被引量:10
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作者 顾伟 张博 +1 位作者 丁虎 陈立群 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期1131-1142,共12页
在工程实际中,涡轮机叶片的转速在很多应用场景下不是一个定常值,比如发动机在启动、变速、停机等工况下,转子输入与输出功率失衡,伴随产生扭振,产生速度脉冲.另外,由于服役环境、安装误差等因素会引起叶片在所难免的预变形.本文主要研... 在工程实际中,涡轮机叶片的转速在很多应用场景下不是一个定常值,比如发动机在启动、变速、停机等工况下,转子输入与输出功率失衡,伴随产生扭振,产生速度脉冲.另外,由于服役环境、安装误差等因素会引起叶片在所难免的预变形.本文主要研究预变形叶片,在变转速条件下的非线性动力学行为.考虑叶片转速由一定常转速和一简谐变化的微小扰动叠加而成.应用拉格朗日原理得到变转速叶片的动力学控制方程,并采用假设模态法将偏微分方程转为常微分方程,通过引入无量纲,使方程更具有一般性.运用多尺度方法求解了该参激振动系统,得到了在2:1内共振情形下的平均方程,进而获得系统的稳态响应.详细研究温度梯度、阻尼以及转速扰动幅值等系统参数对叶片动力学响应的影响规律,同时考察了立方项在2:1内共振下对方程的影响.对原动力方程进行正向、反向扫频积分来观察其跳跃现象,并对解析解进行验证.结果发现参数的变化对叶片均有不同程度影响,在2:1内共振下立方项对系统响应的影响很小,解析解与数值解吻合很好. 展开更多
关键词 预变形叶片 变转速 多尺度方法 内共振 参激振动
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两自由度非线性振动系统主参数激励下的分岔分析 被引量:3
6
作者 季进臣 陈予恕 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 1999年第4期337-345,共9页
本文给出了参数激励作用下两自由度非线性振动系统,在1∶2内共振条件下主参数激励低阶模态的非线性响应·采用多尺度法得到其振幅和相位的调制方程,分析发现平凡解通过树枝分岔产生耦合模态解,采用Melnikov方法研究全... 本文给出了参数激励作用下两自由度非线性振动系统,在1∶2内共振条件下主参数激励低阶模态的非线性响应·采用多尺度法得到其振幅和相位的调制方程,分析发现平凡解通过树枝分岔产生耦合模态解,采用Melnikov方法研究全局分岔行为。 展开更多
关键词 参数激励 内共振 非线性振动 自由度 分岔
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发电机组轴系电磁激发横扭耦合振动 被引量:8
7
作者 杨志安 李文兰 邱家俊 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期583-588,共6页
按机电分析动力学的方法,求得发电机气隙磁场能,建立了发电机组轴系具有周期系数的横扭耦合非线性振动方程.应用非线性振动的改进平均法,求得发电机组轴系横振主共振-主参数共振解并进行数值计算.分析了有功功率、激磁电流、偏心等参数... 按机电分析动力学的方法,求得发电机气隙磁场能,建立了发电机组轴系具有周期系数的横扭耦合非线性振动方程.应用非线性振动的改进平均法,求得发电机组轴系横振主共振-主参数共振解并进行数值计算.分析了有功功率、激磁电流、偏心等参数对幅频响应曲线的影响.随着有功功率的增大,幅频响应曲线的振幅减小;随着激磁电流的增大,幅频响应曲线的振幅减小;随着偏心的增大,共振区加宽. 展开更多
关键词 发电机组 电磁激发 横扭耦合 主共振-主参数共振 平均法
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非线性振动系统的异宿轨道分叉、次谐分叉和混沌 被引量:4
8
作者 张伟 霍拳忠 李骊 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 1992年第3期199-208,共10页
在参数激励与强迫激励联合作用下具有van der Pol阻尼的非线性振动系统,其动态行为是非常复杂的.本文利用Melnikov方法研究了这类系统的异宿轨道分叉、次谐分叉和混沌.对于各种不同的共振情况,系统将经过无限次奇阶次谐分叉产生Smale马... 在参数激励与强迫激励联合作用下具有van der Pol阻尼的非线性振动系统,其动态行为是非常复杂的.本文利用Melnikov方法研究了这类系统的异宿轨道分叉、次谐分叉和混沌.对于各种不同的共振情况,系统将经过无限次奇阶次谐分叉产生Smale马蹄而进入混沌状态.最后我们利用数值计算方法研究了这类系统的混沌运动.所得结果揭示了一些新的现象. 展开更多
关键词 异宿轨道分叉 次谐分叉 非线性振动
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外激励作用下输流管道伴随内共振的非线性振动分析 被引量:5
9
作者 梁峰 包日东 +1 位作者 金莹 苏勇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第22期146-151,共6页
利用多元L-P法研究外部周期激励下两端固定输流管道伴随内共振的非线性受迫振动问题。外激励流固耦合系统固有频率第二阶约为第一阶3倍且激励频率接近前两阶固有频率中间值时会发生伴随强烈内部共振的组合共振,并用多元L-P法求解振动响... 利用多元L-P法研究外部周期激励下两端固定输流管道伴随内共振的非线性受迫振动问题。外激励流固耦合系统固有频率第二阶约为第一阶3倍且激励频率接近前两阶固有频率中间值时会发生伴随强烈内部共振的组合共振,并用多元L-P法求解振动响应,分析前两模态运动及外激励幅值对内共振的影响。数值算例揭示出系统因内共振发生的更丰富、复杂的动力学行为,随激励幅值增大内共振发生趋势降低,响应形式亦发生变化。用多元L-P法研究非线性动力学便捷、高效。 展开更多
关键词 输流管道 非线性振动 内共振 外周期激励 多元L-P法
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非线性Mathieu方程的局部分岔和在余维2退化点的Hopf分岔 被引量:2
10
作者 张海燕 唐友刚 陈芳启 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期717-721,共5页
针对海洋工程中的潜水艇拖缆问题的参数激励方程,研究其稳定性和复杂动力学特性。方程中包括阻尼项、x与x.立方项等。利用多尺度法求解弱的非线性Mathieu方程的1/2亚谐共振解,得到局部分岔特性,并研究在余维2退化点的Hopf分岔和极限环... 针对海洋工程中的潜水艇拖缆问题的参数激励方程,研究其稳定性和复杂动力学特性。方程中包括阻尼项、x与x.立方项等。利用多尺度法求解弱的非线性Mathieu方程的1/2亚谐共振解,得到局部分岔特性,并研究在余维2退化点的Hopf分岔和极限环的稳定性问题。用中心流形方法研究零解的稳定性,用Hopf分岔定理研究Hopf分岔产生的极限环的稳定性。 展开更多
关键词 参数激励 亚谐共振 HOPF分岔 稳定性 中心流形方法
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参数激励两自由度非线性振动系统的分岔分析 被引量:1
11
作者 季进臣 虞烈 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第10期83-87,共5页
文章给出了在参数激励作用下及在固有频率为2∶1的内共振条件下,两自由度非线性振动系统主参数激励高阶模态的非线性响应.采用多尺度法得到其振幅和相位的调制方程,分析发现平凡解通过树枝分岔产生耦合模态解;并采用Melnik... 文章给出了在参数激励作用下及在固有频率为2∶1的内共振条件下,两自由度非线性振动系统主参数激励高阶模态的非线性响应.采用多尺度法得到其振幅和相位的调制方程,分析发现平凡解通过树枝分岔产生耦合模态解;并采用Melnikov方法研究全局分岔行为,确定了产生Smale马蹄型混沌的参数值. 展开更多
关键词 参数激励 内共振 非线性振动系统 分岔
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矩形薄板的参数共振失稳理论与试验 被引量:4
12
作者 钟子林 刘爱荣 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2019年第7期26-33,共8页
为了研究板的动力稳定性,采用伽辽金法推导了板动力失稳的Mathieu Hill方程,运用特征值法求解出无附加质量与携带附加质量板的临界激振频率与幅频响应。通过扫频试验得到了不同幅值激振力作用下无附加质量与携带附加质量板的动力响应,... 为了研究板的动力稳定性,采用伽辽金法推导了板动力失稳的Mathieu Hill方程,运用特征值法求解出无附加质量与携带附加质量板的临界激振频率与幅频响应。通过扫频试验得到了不同幅值激振力作用下无附加质量与携带附加质量板的动力响应,运用时域分析法发现了板参数共振失稳过程中的3个重要阶段与其振动周期的变化规律,并得到了不同激振系数下无附加质量与携带附加质量板的实测临界频率值,通过对动力响应进行傅里叶变换得到对应的实测幅频响应。分析结果表明,板发生参数共振失稳是由暂态振动过渡至参数共振失稳最后恢复至暂态振动的过程,几何非线性限制了板动力失稳时振动幅值无限增长的趋势,并牵引其向大频率方向振动,附加质量减小了板的动力不稳定域宽,增大了板的临界激振系数与振动幅值,试验与解析解吻合较好。 展开更多
关键词 矩形薄板 周期荷载 参数共振失稳 激振试验 时域分析法
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环形极板机电耦合强非线性系统主共振-1/2亚谐参数共振 被引量:3
13
作者 杨志安 李熙 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期198-203,共6页
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。应用改进多尺度法求得系统的主共振-... 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。应用改进多尺度法求得系统的主共振-1/2亚谐参数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。 展开更多
关键词 环形极板机电耦合系统 改进多尺度法 强非线性 简谐激励 主共振-1/2亚谐参数共振
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梁索耦合结构的风致涡激振动 被引量:2
14
作者 黄坤 冯奇 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期139-145,共7页
新建了一个描述梁索耦合结构风致纵向平面涡激振动的非线性偏微分方程组。通过Galerkin方法将此偏微分方程组化为时域上的非线性常微分方程组。用多尺度法求解了所得的常微分方程组,得到了结构在风的涡激频率和结构固有频率接近情况下... 新建了一个描述梁索耦合结构风致纵向平面涡激振动的非线性偏微分方程组。通过Galerkin方法将此偏微分方程组化为时域上的非线性常微分方程组。用多尺度法求解了所得的常微分方程组,得到了结构在风的涡激频率和结构固有频率接近情况下的一次近似解。分析结果显示,结构在任意模态的振动均包含两个振动频率。当风的涡激频率接近结构的固有频率时,结构振幅突然快速增大。这和Tacoma桥上观察到的涡激振动情况一致。所得到的一次近似解和分析方法可以为实际工程中梁索耦合结构的风致涡激振动提供简便的验算方法。 展开更多
关键词 梁索耦合 涡激振动 GALERKIN法 多尺度法 内共振
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多频激励下vander Pol系统主参数-组合共振 被引量:1
15
作者 李韶华 张雪锋 杨绍普 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 2003年第3期188-191,共4页
应用多尺度法分析了 van der Pol系统受参数激励和多频强迫激励联合作用下的主参数 -组合共振 ,求得了稳态响应的分岔方程 ,应用奇异性理论进行分析 ,得到了系统稳态响应的转迁集和分岔图 ,并分析了原系统参数对普适开折参数的影响。研... 应用多尺度法分析了 van der Pol系统受参数激励和多频强迫激励联合作用下的主参数 -组合共振 ,求得了稳态响应的分岔方程 ,应用奇异性理论进行分析 ,得到了系统稳态响应的转迁集和分岔图 ,并分析了原系统参数对普适开折参数的影响。研究表明 ,该系统的稳态响应为一叉型分岔 ,激励幅值 F1 ,F2 和阻尼 μ对普适开折参数的影响很大 ,通过调整 F1 ,F2 和 μ可以很方便地控制解的分岔特性。 展开更多
关键词 多频激励 范德波尔振子 参数激励振动 自激振动 非线性系统 vanderPol系统 主参数-组合共振
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横向磁场中旋变运动导电圆板的参强联合共振 被引量:1
16
作者 李哲 胡宇达 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第23期75-82,共8页
研究变速旋转圆板的非线性磁弹性参强联合振动问题。给出旋转圆板在磁场中的磁弹性振动方程,应用伽辽金法离散变量,得到横向磁场中旋转圆板轴对称参强联合振动微分方程。运用多尺度法求解振动微分方程,分析久期项得到系统发生参强联合... 研究变速旋转圆板的非线性磁弹性参强联合振动问题。给出旋转圆板在磁场中的磁弹性振动方程,应用伽辽金法离散变量,得到横向磁场中旋转圆板轴对称参强联合振动微分方程。运用多尺度法求解振动微分方程,分析久期项得到系统发生参强联合共振时的两种共振状态,并分别给出两种状态下系统的幅频响应方程。通过数值计算,给出圆板的协调参数、磁场、转速、激励力等参数变化对振动特性的影响,对比两种共振条件下的幅值-参数曲线,讨论不同参数变化对系统稳定性的影响。通过系统的全局分岔图,讨论分岔参数变化对系统动力学特性的影响。 展开更多
关键词 磁弹性 圆板 参强联合共振 旋转运动 多尺度法 稳定性
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非线性振动系统的同宿轨道分叉、次谐分叉和混沌 被引量:1
17
作者 张伟 霍拳忠 《振动工程学报》 EI CSCD 1991年第3期41-51,共11页
本文首先利用 Melnikov 方法研究了在参数激励与强迫激励联合作用下具有 van der Pol 阻尼的非线性振动系统的同宿轨道分叉、次谐分叉和混沌,然后利用数值计算方法研究了这类系统的混沌运动。所得结果揭示了一些新的现象。
关键词 非线性系统 振动
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磁流变减振器在参数激励与强迫激励联合作用下的主共振-基本参数共振分析
18
作者 路永婕 杨绍普 李双艳 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第11期1384-1386,共3页
针对1/4汽车悬架模型,采用改进的B ingham模型描述磁流变阻尼力。在建立了该系统的动力学控制方程的基础上,用平均法研究了参数激励与强迫激励联合作用下的主共振-基本参数共振,得到了系统的理论解,并对理论解进行了数值验证。最后,研... 针对1/4汽车悬架模型,采用改进的B ingham模型描述磁流变阻尼力。在建立了该系统的动力学控制方程的基础上,用平均法研究了参数激励与强迫激励联合作用下的主共振-基本参数共振,得到了系统的理论解,并对理论解进行了数值验证。最后,研究了各个参数对主共振-基本参数共振的影响,为磁流变阻尼器的设计和控制提供理论依据。 展开更多
关键词 磁流变阻尼 参数激励与强迫激励 平均法 主共振-基本参数共振 汽车悬架
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有界窄带激励下微梁系统1:2参数共振
19
作者 杨志安 赵开元 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1066-1071,共6页
研究电路与微梁耦合系统在有界窄带激励下的参数共振问题。建立有界窄带激励下微梁系统的随机微分方程。应用多尺度法得到系统参数共振的频率响应方程,导出系统的Ito随机微分方程,采用矩法得到系统一阶矩和二阶矩的近似表达式,数值分析... 研究电路与微梁耦合系统在有界窄带激励下的参数共振问题。建立有界窄带激励下微梁系统的随机微分方程。应用多尺度法得到系统参数共振的频率响应方程,导出系统的Ito随机微分方程,采用矩法得到系统一阶矩和二阶矩的近似表达式,数值分析系统各个参数对微梁响应的影响。结果表明,参数共振稳态解稳定的充分必要条件与系统一阶矩和二阶矩稳定的充分必要条件是一样的;当微梁上极板的宽度、厚度和长度增加时,极板振幅的二阶矩减小;当上极板的阻尼系数、轴向力以及上下极板间的距离增加时,极板振幅的二阶矩增大。 展开更多
关键词 微梁 参数共振 多尺度法 非线性 窄带激励
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有界窄带激励柴油机轴系扭振系统主参数共振
20
作者 杨志安 卞雅媛 《噪声与振动控制》 CSCD 2016年第6期77-81,共5页
研究柴油机轴系扭振强非线性系统在有界窄带激励下的主参数共振响应和稳定性问题。应用改进多尺度法得到在有界窄带随机激励下柴油机轴系扭振系统的幅频响应方程,导出系统的Ito随机微分方程。通过矩法得到系统随机均方响应的近似表达式... 研究柴油机轴系扭振强非线性系统在有界窄带激励下的主参数共振响应和稳定性问题。应用改进多尺度法得到在有界窄带随机激励下柴油机轴系扭振系统的幅频响应方程,导出系统的Ito随机微分方程。通过矩法得到系统随机均方响应的近似表达式,分析各个参数对柴油机轴系扭振系统主参数共振均方值的影响。结果表明,主参数共振稳态解稳定的充分必要条件与系统二阶矩稳定的充分必要条件是一样的;随着阻尼值的增大,系统主参数共振振幅的均方值减小;随着曲轴扭转刚度的减小,系统主参数共振的均方响应曲线的斜率增大;随着随机扰动强度的增大,系统时间响应曲线和相图变化微小。 展开更多
关键词 振动与波 柴油机轴系扭振系统 窄带激励 改进多尺度法 主参数共振 均方响应
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