首页 理论教育 土-结构相互作用中的精细化动力学:第二阶模态主共振成功

土-结构相互作用中的精细化动力学:第二阶模态主共振成功

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于第二阶模态主共振情况,弹性地基梁平均方程的极坐标形式可以写成:图5.4给出了第二阶模态主共振时弹性地基梁第一阶模态和第二阶模态的幅频响应曲线,其中f2=0.002,PE为叉形分岔点。在左边的多值区内,弹性地基梁的非线性响应主要由直接激发模态控制。当外激励幅值f2从SN3处增大时,第一阶模态的幅值出现明显的饱和现象。同时,间接激发模态对弹性地基梁非线性响应的影响相对较小。

土-结构相互作用中的精细化动力学:第二阶模态主共振成功

对于第二阶模态主共振情况(Ω≈ω2),弹性地基梁平均方程的极坐标形式可以写成:

图5.4给出了第二阶模态主共振时(Ω≈ω2)弹性地基梁第一阶模态和第二阶模态的幅频响应曲线,其中f2=0.002,PE为叉形分岔点。可以看出,单模态解并不存在任何多值区域,并且通过在PE1处的叉形分岔从而失去其稳定性,相反通过PE2处的另一叉形分岔又重新获得其稳定性。另一方面,两模态解存在两个明显的多值区。在左边的多值区内,弹性地基梁的非线性响应主要由直接激发模态控制。然而,在右边的多值区内,弹性地基梁的非线性响应由间接激发模态控制,而且两模态解分支存在两个Hopf分岔点。

在两个Hopf分岔点之间(HB1和HB2),弹性地基梁的平均方程可能呈现出丰富的非线性动力学现象。图5.5给出了相应的周期解分支变化情况,其中CE为折叠分岔。可以看出,从HB1和HB2处衍生的周期解分别通过不同的倍周期分岔从而失去其稳定性(PD1和PD3)。随着调谐参数σ2的减小,后者通过在PD4处的倍周期分岔获得其稳定性,并且在CE1处存在一个折叠分岔。同时可以看出,从CE1处开始的周期解分支逐渐接近鞍点。图5.6给出了周期解的周期T随调谐参数σ2的变化情况。可以看出系统存在相应的同宿轨道[53],如图5.5所示。相反,从PD1和PD3处衍生的P-2周期解经过一系列倍周期分岔从而导致混沌,如图5.7(a),(c)所示。然而,随调谐参数σ2的进一步增大或减小,将会出现两种不同的激变现象:P-1周期解和更大的混沌吸引子,如图5.7(b)所示。值得指出的是,该混沌吸引子经历一系列反向倍周期分岔后,从而导致P-1周期解。

图5.4 弹性地基梁的幅频响应曲线(f2=0.002和Ω≈ω2

图5.5 弹性地基梁平均方程的周期解分支(σ2∈(-0.0391,-0.0042))(www.xing528.com)

图5.6 弹性地基梁平均方程周期解的周期T:Ω≈ω2

图5.7 弹性地基梁平均方程的混沌吸引子

(a)σ2=-0.0382;(b)σ2=-0.0073;(c)σ2=-0.0065

图5.8给出弹性地基梁的激励响应曲线,其中调谐参数σ2=0.04。可以看出,单模态解通过在PE1处的亚临界叉形分岔失去其稳定性。同时,相应的叉形分岔导致了系统两模态解的出现,而且该单模态解通过在SN1处的鞍结分岔重新获得其稳定性。当外激励幅值f2从SN3处增大时,第一阶模态的幅值出现明显的饱和现象。同时,间接激发模态对弹性地基梁非线性响应的影响相对较小。

图5.8 弹性地基梁的激励响应曲线(σ2=0.04,Ω≈ω2

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈