两自由度混合非线性系统的非线性模态及其分岔分析

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该文回顾了非线性系统的非线性模态的发展历史,综述了非线性模态的主要定义及其构造方法.该文的重点放在Shaw非线性模态意义下的模态叠加解的复杂性和有效性上,发现了一些新的结果.该文针对一类两自由度混合非线性系统,利用非线性不变模态子空间的思想,从数值和定性两个方面全面研究了Shaw非线性模态叠加解的有效性和非线性模态分岔.大量的数值结果表明模态叠架解在一些模态产生分岔和内共振情形下仍然有效,同时也存在另外一些模态在产生分岔时失效的情况.这个结果发展了现有文献的结果.特别地,当1:1内共振时,非线性模态叠加解在发散解情形保持有效性,但在周期解情形失去有效性,这时候模态动力学方程的奇点类型限制了系统运动的类型.研究结果表明,Shaw非线性模态的叠加解的有效性是一个非常复杂的问题,对于一般性的问题不存在一个简单的普适的判别准则,为此应该针对具体问题采用理论分析与数值模拟相结合的方法具体进行研究.
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