梁体振动多大的振幅才是大振幅,大振幅是非线性振动吗

发布时间:2019-07-31 17:52:04

梁体振动多大的振幅才是大振幅,大振幅是非线性振动吗

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1.固有频率

特性线性系统的固有频率不依赖于运动的初始条件,而只与系统的参量(质量与刚度)有关。非线性振动系统则不然。由于刚度随变形大小而变化,因而系统的固有频率也随运动幅度大小而变化。刚度随变形增大而增大的弹簧,称为渐硬弹簧;反之,称为渐软弹簧。渐硬非线性系统的固有频率随振幅变大而变大;渐软非线性系统则相反。

2.自激振动

非线性自治系统具有等效负阻尼时,调节等效阻尼到零的情况下所存在的定常周期振动。自治系统是指运动微分方程中不显含时间 t的系统。在线性自治系统中出现的运动形式只有三种:发散型、保守型和衰减型。发散型对应于负阻尼情形,保守型对应于无阻尼情形,衰减型对应于正阻尼情形。只在保守情况下,系统的运动才是谐和的,按能量大小,形成一族振幅连续分布的(即非孤立的)周期运动。非线性自治系统,除了在保守情况仍有非孤立的周期运动外,在非保守情况也可能出现孤立的周期运动。当阻尼为非线性时,阻尼系数随运动而变化,因而有可能在小振幅下,等效阻尼是负的;在大振幅下,等效阻尼是正的;在某个中间的振幅,相应的等效阻尼为零,与此相应,存在一个定常周期振动,称为自激振动,简称自振。这种振动是孤立的,其幅值变化和周期仅取决于系统参量,在一定范围内与初始状态无关。弱非线性系统的自振是接近于谐和的;强非线性系统的自振则是远离谐和的。后者在振动中,缓慢地积累能量的过程与几乎是瞬时地释放能量的过程在交替进行,因而形象地称为张弛振动。

3.跳跃现象

非线性系统的振幅 (A)对谐和外扰频率(ω)的曲线可有几个分支,缓慢地变动扰动频率,可在某些频率出现振幅的突变现象。和线性系统不同,描述非线性系统的微分方程,在同一组参量下可能有多个周期解;而只有那些满足稳定性条件的解,才对应有物理上可实现的运动。在非线性系统中,运动的多样性和稳定性不可忽视。

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