為得到(4-2)式的頻閃方程,首先由(4-20)求導(dǎo)得:

將(4-20)式代入(4-19)式,并將A1,ф1在
,θ0鄰域內(nèi)展開為ε的冪級數(shù)得:

比較(4-31)式與(4-30),由ε的同次冪系數(shù)相等得:

由此可解得θ0=θ0(
,
,t),反函數(shù)t=t(
,
,θ0),將此式以及(4-20)代入(4-26)~(4-28)式,令等號兩端在
,θ0鄰域內(nèi)展開為ε的冪級數(shù)并令不含ε的項相等得:

設(shè)頻閃時間間隔為T=nT0,其中T0為x0=
cosθ0+b(
)的周期,n為正整數(shù)。于是有θ0(
,
,T)-θ0(
,
,0)=0。據(jù)此,由(4-20)和(4-34)并略去ε二次以上微量得:

令△τ=εT,則上式化為:

這就是對應(yīng)于(4-2)式的頻閃差分方程,即(4-2)式在Poicare平面上以T為周期的點變換方程。如ε充分小,則可令△τ=dτ,△r=dr,△θ=dθ,此外,(4-36)中的
,
雖為初始值但卻可以是平面上任一點(r,θ)于上(4-36)可寫成:

此式就是對應(yīng)于(4-2)的頻閃方程。如果(4-37)存在—穩(wěn)定—次奇點(r*,θ*),則在此奇點ε鄰域內(nèi)必存在一點(
,
),使(4-2)以此點為初始的解為穩(wěn)定周期解,周期為T,其一次近似表達式為:

在非線性振動系統(tǒng)中,為了求出系統(tǒng)的各次諧共振解,必須考慮(4-15)中各次諧波的影響,為此對以上方法作如下改進:
由(4-15)式可知,-dθ0/dt應(yīng)為實數(shù),因此,可以證明(4-15)中的

的絕對值小于1。于是可將(4-15)式中的根號部分展開成收斂冪級數(shù)。為了將冪級數(shù)形式的dθ0/dt引入(4-33)、(4-34)各式進行計算,須對(4-33)中的積分項
進行變換。利用(4-18)式,得變換如下:

為求(4-2)的各次諧共振,令ω=(m/n)p,其中m,n,為互質(zhì)整數(shù)。于是有:

在非線性振動系統(tǒng)中,當系統(tǒng)受到周期性外力作用的情況下,有可能產(chǎn)生三類運動,非共振運動,共振運動,由非共振運動到共振運動的過渡過程,即瞬態(tài)運動。對于共振運動來說,有三類,(l)m=n,即ω=p,這是通常所說的共振,稱為主共振,(2)n=1,ω=mp,產(chǎn)生泛音共振,當m為奇數(shù)時,產(chǎn)生次諧波共振,(3)m=1,ω=p/n,當n為奇數(shù)時,產(chǎn)生超諧波共振。將冪級數(shù)形式的dθ0/dt代人(4-40),并計算該式在O~2π區(qū)間的定積分,可以得出結(jié)論:只有當n=1,m=±1,±3,±5,±7,……時才可能得到(4-2)的周期解,并且(4-2)式只可能產(chǎn)生主共振解和次諧波共振解。
由前面推導(dǎo)可知,系統(tǒng)(4-2)有周期解時,第一個頻閃方程dr/dτ=A1(r,0)=0,于是由(4-33)第一式和(4-40)式,再令n=1,m=1,3,5,7可求得(4-2)系統(tǒng)存在主共振解,1/3次諧波共振解,1/5及1/7次諧波共振解時,μ與δ,
應(yīng)滿足的關(guān)系式為:



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