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非线性振动系统与线性振动系统的比较

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:而在线性系统中,若存在阻尼而无干扰力,其唯一的定常状态就是平衡,严格的周期性振动只可能是有周期性干扰力时引起的强迫振动。在无阻尼情况下,线性系统发生共振时,强迫振动的“振幅”线性依赖于时间而增大,而在非线性系统中,却可以产生有限增幅的稳定振动。在线性系统中,固有频率与初始条件及振幅无关,而在非线性系统中,其频率一般与振幅有关。

非线性振动系统与线性振动系统的比较

线性系统相比,非线性系统无论在理论分析上或是在振动规律上都有本质不同。这是研究非线性振动时必须加以注意的。

(1)对于非线性系统,叠加原理不成立。例如,在真空中的抛射体运动可看成是水平方向的匀速运动与铅垂方向的匀加速运动二者叠加而成,但如有与速度平方成正比的空气阻力作用时,就不能再将二者叠加了。

(2)在非线性系统中,其平衡状态或周期性振动的定常解可以有几个(包括稳定的或不稳定的)。例如,用刚性杆悬挂的重物(复摆),若摆动幅度不受限制(非线性系统),则可有两个平衡位置,一个在最低点(稳定平衡),一个在最高点(不稳定平衡)。

(3)即使存在阻尼而无干扰力,非线性系统也可以有稳定的严格的周期性运动——自激振动。而在线性系统中,若存在阻尼而无干扰力,其唯一的定常状态就是平衡,严格的周期性振动只可能是有周期性干扰力时引起的强迫振动。(www.xing528.com)

(4)在线性系统中,强迫振动的频率与干扰力的频率相同,而在非线性系统中,由谐波干扰力引起的定常振动,除有与干扰力相同频率的成分外,还有成倍数频率的成分存在。

(5)在无阻尼情况下,线性系统发生共振时,强迫振动的“振幅”线性依赖于时间而增大,而在非线性系统中,却可以产生有限增幅的稳定振动。

(6)在线性系统中,固有频率与初始条件及振幅无关,而在非线性系统中,其频率一般与振幅有关。例如,单摆在大振幅(非线性系统)情况下,等时性即不再存在。

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