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刚柔耦合弹簧摆的复杂动力学行为
  • ISSN号:1000-7857
  • 期刊名称:《科技导报》
  • 时间:0
  • 分类:O313[理学—一般力学与力学基础;理学—力学]
  • 作者机构:[1]上海交通大学工程力学系,上海200240
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(11132007)
中文摘要:

针对同时具有快慢变量的时变、强非线性刚柔耦合的多体系统,利用弹簧摆模型定性分析和数值模拟系统复杂的动力学行为。建立双时间尺度变量刚柔耦合弹簧摆的无量纲动力学方程,从能量守恒角度出发,比较、选择更适用于容易产生刚性问题的数值求解方法。将不同时间尺度变量之间的频率比和初值摆角作为控制参数,数值模拟分析弹簧摆在较大频率比和大摆角初始条件下,大范围摆动和小幅度振荡相耦合的复杂动力学行为,给出了一定范围内系统快慢变量呈现不同动力学性态所对应的参数域。结果表明,双时间尺度变量系统随着不同尺度变量之间频率比和初始条件的变化呈现出包括混沌的复杂动力学行为,尤其大摆角初值更容易导致快慢变量产生混沌行为,这为进一步刚柔耦合多体系统动力学行为的定性分析、数值仿真研究打下一个基础并提出参考和依据。

英文摘要:

Aiming at the time-varying, strong nonlinear rigid-flexible coupling multi-body systems with both variables of fast and slow speeds, qualitative analysis is carried out and complex dynamical behaviors are numerically simulated by using a spring pendulum model. A dimensionless dynamical equation of the two-time scale variable rigid-flexible coupling spring pendulum system is established. A more appropriate numerical method for solving stiff problems is compared and selected from the perspective of energy conservation. The frequency ratio between different time scale variables and the initial value of swing angle are taking as the control parameters; on the condition of greater frequency ratio and the large range of initial swing angle, the complex dynamical behavior of wide range swing coupling with small amplitude oscillation is analyzed by means of the numerical simulation of spring pendulum system. The parameter domain for the different dynamical behavior corresponding to different time scale variables is given within a certain range. Results indicate that two-time scale variable system has a complex dynamical behavior including chaos with the change of the frequency ratio between the different time scale variables and the change of initial conditions. Especially, the initial value of large swing angle is easier to cause the chaotic behavior of different time scale variables. A foundation for further qualitative analysis and numerical simulation studies on the dynamical behavior of rigid-flexible coupling multi-body systems is laid down and references and evidence are provided.

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期刊信息
  • 《科技导报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国科学技术协会
  • 主编:项昌乐
  • 地址:北京市海淀区学院南路86号科技导报社
  • 邮编:100081
  • 邮箱:kjdbbjb@cast.org.cn
  • 电话:010-62138113
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7857
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1421/N
  • 邮发代号:2-872
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,美国乌利希期刊指南,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:24858