為得到(4-2)式的頻閃方程们妥,首先由(4-20)求導(dǎo)得:
將(4-20)式代入(4-19)式昏滔,并將A1辙浑,ф1在矩粒,θ0鄰域內(nèi)展開為ε的冪級(jí)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(锉择,轴及,t),反函數(shù)t=t(莽恩,肩卡,θ0),將此式以及(4-20)代入(4-26)~(4-28)式妨试,令等號(hào)兩端在嗦忍,θ0鄰域內(nèi)展開為ε的冪級(jí)數(shù)并令不含ε的項(xiàng)相等得:
設(shè)頻閃時(shí)間間隔為T=nT0,其中T0為x0=cosθ0+b()的周期词俏,n為正整數(shù)阿绣。于是有θ0(,标腮,T)-θ0(郁邪,,0)=0祈很。據(jù)此昧识,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)式的頻閃差分方程盗扒,即(4-2)式在Poicare平面上以T為周期的點(diǎn)變換方程跪楞。如ε充分小,則可令△τ=dτ侣灶,△r=dr习霹,△θ=dθ朵耕,此外,(4-36)中的淋叶,雖為初始值但卻可以是平面上任一點(diǎn)(r阎曹,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(diǎn)(r*煞檩,θ*)处嫌,則在此奇點(diǎn)ε鄰域內(nèi)必存在一點(diǎn)(,)斟湃,使(4-2)以此點(diǎn)為初始的解為穩(wěn)定周期解熏迹,周期為T,其一次近似表達(dá)式為:
在非線性振動(dòng)系統(tǒng)中凝赛,為了求出系統(tǒng)的各次諧共振解挫勿,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(jìn):
由(4-15)式可知庭授,-dθ0/dt應(yīng)為實(shí)數(shù)琴哗,因此,可以證明(4-15)中的
的絕對值小于1粉只。于是可將(4-15)式中的根號(hào)部分展開成收斂冪級(jí)數(shù)吟叙。為了將冪級(jí)數(shù)形式的dθ0/dt引入(4-33)、(4-34)各式進(jìn)行計(jì)算暇鸦,須對(4-33)中的積分項(xiàng)進(jìn)行變換揍丘。利用(4-18)式,得變換如下:
為求(4-2)的各次諧共振牺胎,令ω=(m/n)p楞庸,其中m,n暂一,為互質(zhì)整數(shù)晾胡。于是有:
在非線性振動(dòng)系統(tǒng)中,當(dāng)系統(tǒng)受到周期性外力作用的情況下屯远,有可能產(chǎn)生三類運(yùn)動(dòng)蔓姚,非共振運(yùn)動(dòng)捕虽,共振運(yùn)動(dòng)慨丐,由非共振運(yùn)動(dòng)到共振運(yùn)動(dòng)的過渡過程,即瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)泄私。對于共振運(yùn)動(dòng)來說房揭,有三類,(l)m=n晌端,即ω=p捅暴,這是通常所說的共振恬砂,稱為主共振,(2)n=1蓬痒,ω=mp泻骤,產(chǎn)生泛音共振,當(dāng)m為奇數(shù)時(shí)梧奢,產(chǎn)生次諧波共振狱掂,(3)m=1,ω=p/n亲轨,當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)陈伪,產(chǎn)生超諧波共振。將冪級(jí)數(shù)形式的dθ0/dt代人(4-40)熬席,并計(jì)算該式在O~2π區(qū)間的定積分泛倦,可以得出結(jié)論:只有當(dāng)n=1,m=±1贝狈,±3习环,±5,±7防徊,……時(shí)才可能得到(4-2)的周期解柏豆,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)可知选芦,系統(tǒng)(4-2)有周期解時(shí)这毁,第一個(gè)頻閃方程dr/dτ=A1(r,0)=0赌列,于是由(4-33)第一式和(4-40)式混闪,再令n=1,m=1阅嘶,3属瓣,5,7可求得(4-2)系統(tǒng)存在主共振解讯柔,1/3次諧波共振解抡蛙,1/5及1/7次諧波共振解時(shí),μ與δ魂迄,應(yīng)滿足的關(guān)系式為:
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