Представлены результаты исследования колебаний нелинейного механического осциллятора с упругими соударениями акустическим и электрическим методами. Показано, что за один период действия вынуждающей силы возможны множественные соударения осциллятора с образцом. Общая картина нелинейных колебаний формируется в результате наложения колебаний осциллятора и возникающих при ударах упругих волн в образце.
Идентификаторы и классификаторы
Многие наблюдаемые в природе и технике процессы имеют колебательный характер. Для их описания используется осциллятор как формальная математическая модель колебательных систем. Существует множество явлений, которые не наблюдаются в линейных колебательных системах, но которые типичны для нелинейных систем с соударениями. Нелинейные колебания механических систем с соударениями относятся к наиболее актуальным и одновременно более сложным областям теории колебаний. Ударные взаимодействия приводят к возникновению нелинейностей, связанных с резким изменением скорости объектов во время удара. Такое динамическое поведение систем изучается с помощью математического моделирования и натурных экспериментов [1–12].
Список литературы
1. Pust L., Peterka F., Stepan G., Tomlinson G. R., Tondl A. Nonlinear oscillations in machines and mechanisms theory // Mechanism and Machine Theory. 1999. Vol. 34, no. 8. P. 1237-1253.
2. Andrianov I. A., van Horssen D. T. Analytical approximations of the period of a generalized nonlinear van der Pol oscillator // Journal of Sound and Vibration. 2006. Vol. 295, no. 3. P. 1099-1104.
3. Cveticanin L. Oscillator with nonlinear elastic and damping force // Computers and Mathematics with Applications. 2011. Vol. 62, no. 4. P. 1745-1757. EDN: YCJHLB
4. Afsharfard A., Farshidianfar A. Design of nonlinear impact dampers based on acoustic and damping behavior // International Journal of Mechanical Sciences. 2012. Vol. 65, no. 1. P. 125-133.
5. Акуленко Л. Д., Нестеров С. В. Параметрические колебания и устойчивость механической системы с существенной диссипацией // Приклад. математика и механика. 2013. Т. 77, № 2. С. 209-220. EDN: QBRZKP
6. Рехвиашвили С. Ш., Нарожнов В. В. Нелинейная динамика и акустические сигналы при упругих соударениях зонда с поверхностью твёрдого тела // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2013. Т. 21, № 6. С. 49-57. EDN: SBVACH
7. Chillingworth D. R. J. Single-impact orbits near grazing periodic orbits for an impact oscillator // Trends in Mathematics. 2017. Vol. 8. P. 37-42.
8. Зейликович И. С., Никитин А. В., Василевич А. Е. Возбуждение и регистрация нелинейного резонанса колебаний пружинного маятника с использованием электромагнитной индукции // Журн. техн. физики. 2020. Т. 90, № 1. С. 5-10. EDN: YOTEAF
9. Нарожнов В. В. Экспериментальное и теоретическое исследование осциллятора с соударениями // Журн. техн. физики. 2020. Т. 90, № 10. С. 1672-1676. EDN: KAQLST
10. Costa D., Vaziri V., Kapitaniak M., et al. Chaos in impact oscillators not in vain: Dynamics of new mass excited oscillator // Nonlinear Dynamics. 2020. Vol. 102. P. 835- 861. EDN: FVAROX
11. Wiercigroch M., Kovacs S., Zhong S., et al. Versatile mass excited impact oscillator // Nonlinear Dynamics. 2020. Vol. 99. P. 323-339. EDN: URFFZK
12. Cardoso W. B., Avelar A. T., Bazeia D. Effects of chaotic perturbations on a nonlinear system undergoing two-soliton collisions // Nonlinear Dynamics. 2021. Vol. 106. P. 3469-3477. EDN: GBMDOP
13. Рехвиашвили С. Ш., Нарожнов В. В. Стенд для исследования вязкоупругих свойств металлов и сплавов с помощью зондового акустического метода. Пат. РФ. № 2552600.
14. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Бином, 2014.
15. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Том I. М.: ДМК Пресс, 2008.
16. Нарожнов В. В. Имитационное моделирование нелинейного осциллятора с учётом упругих соударений // Нелинейный мир. 2014. Т. 12, № 11. С. 32-36. EDN: TTIPIP
Выпуск
Другие статьи выпуска
Рассматривается параметрическая модель манипулятора, полученная из динамики твёрдого тела с использованием аналитического метода. Применяются метод Денавита Хартенберга для создания рабочей зоны манипулятора, метод Левенберга Марквардта для нахождения требуемых положений сочленений для достижения целевых точек, метод кубических полиномов для построения траектории между двумя точками и метод Ньютона Эйлера для нахождения требуемого крутящего момента, для получения желаемой траектории. Полученные наборы данных подтверждены результатами моделирования кинематического и динамического моделирования тестируемого манипулятора.
В последние несколько лет обучение обратных динамических моделей манипуляторов по данным показало значительные успехи и стало прогрессивно развивающейся темой динамического моделирования манипуляторов. В этой статье мы представили эффективную методологию сбора данных для обучения модели обратной динамики. Метод основан на параметрической физической модели манипулятора, полученной из динамики твёрдого тела с использованием аналитического метода. Наша методология состоит из метода Денавита Хартенберга для создания рабочей зоны манипулятора. Полученные наборы данных подтверждены результатами кинематического и динамического моделирования тестируемого манипулятора.
На основе континуальной модели высокоскоростного соударения пластин построен набор обучающих данных, по которым искусственная нейронная сеть обучена определять профиль скорости тыльной поверхности пластины-мишени исходя из параметров удара и параметров модели материала. Обученная нейронная сеть была использована в качестве быстрого эмулятора процесса высокоскоростного соударения пластин. Применение байесовского подхода калибровки модели позволило решить обратную задачу определения параметров модели материала по профилю скорости тыльной поверхности.
Исследована структура магнитных неоднородностей в ферромагнетиках, локализованных на 3D-дефектах. Рассмотрен случай магнитного дефекта, приводящего к сферически симметричной неоднородности константы магнитной анизотропии. Предложена возможная структура локализованных на дефекте магнитных неоднородностей типа 0-градусной доменной границы. Найден вид сферически симметричного дефекта, на котором возможна генерация устойчивых магнитных неоднородностей такого вида. Вычислена энергия 0-градусной доменной границы и рассмотрены условия для её зарождения.
Впервые в просвечивающем электронном микроскопе при нагреве и охлаждении продемонстрирован обратимый эффект памяти формы в композитных аморфнокристаллических образцах Ti2NiCu при одновременном наблюдении эволюции структуры мартенситных двойников и изменения формы. Исследования проведены на очень тонких образцах клиновидной формы с переменной толщиной от 200 до 20 нм, изготовленных в виде композитного биметаллического наноактюатора c использованием оригинальной методики локального травления и полировки на установке с фокусируемым ионным пучком.
Проведено микромагнитное моделирование при помощи пакета MuMax3 возможности переключения намагниченности в эллипсоидальных наночастицах никеля при прохождении через них коротких акустических импульсов. Оценено влияние размеров частиц на их внутреннюю магнитную структуру. Найден критический размер частиц, при котором теряется их однодоменность. Проведён анализ магнитоупругих диаграмм переключения намагниченности наночастиц с размерами до и после превышения порога их абсолютной однодоменности.
Методом теории функционала плотности с использованием обобщённого градиентного приближения проведено теоретическое исследование электронных и физических свойств функционализированных гидроксильной (-OH) группой слоёв графена 5-7 типа Т1 (COH - L5-7-T 1) с типами присоединения -OH T1 и Т2 и слоя графена 3-12 (COH - L3-12) с единственным типом функционализации. В результате оптимизации слой на основе графена 3-12 с гексагональной минимальной элементарной ячейкой оказался неустойчивым. Два функционализированных слоя с моноклинной примитивной элементарной ячейкой на основе графена 5-7 структурного типа T1 являются устойчивыми с большими величинами длин углерод-углеродных связей и элементарных трансляций сравнительно с чистым графеновым слоем и слоем, функционализированным фтором. Из них тип присоединения -OH T1 обладает слоевой плотностью 1.61 мг/м2, а тип присоединения T2 1.67 мг/м2. В слоях 5-7 с адсорбированной -OH-группой тип T1 обладает энергией сублимации 18.20 эВ/(COH). Энергия сублимации типа T2, равная 18.72 эВ/(COH), больше энергии сублимации для одного из типов функционализированного -OH гексагонального графена, что свидетельствует о высокой термической стабильности. Ширина запрещённой зоны слоёв равна 3.74 и 3.95 эВ для типов T1 и T2 соответственно. Диапазон изменения ширины запрещённой зоны в сравнении с диапазоном для аналогичных слоёв 5-7 фторографена является более узким с меньшим верхним пределом и более высоким нижним пределом.
Two-dimensional waveguides coupled through small windows are considered. First terms of the asymptotic expansion of resonances are obtained and studied for the case when the distance between the windows decreases. Method of matching of the asymptotic expansions of solutions of boundary value problems is used.
Let p be an odd prime number. In this paper, among other results, we establish some congruences involving inverse of binomial coefficients. These congruences are mainly determined modulo p, p2, p3 and p4 in the p-integers ring in terms of Fermat quotients, harmonic numbers and Bernoulli numbers in a simple way. Furthermore, we extend an interesting theorem of E. Lehmer to the class of inverse binomial coefficients.
The main purpose of this paper is to revisit the recently analyzed class of multidimensional Stepanov almost periodic functions. We introduce and study several new classes of Stepanov-like almost periodic functions in the mixed Lebesgue spaces. We also provide a new application of multi-dimensional Stepanov almost periodic functions to the abstract nonautonomous differential equations of first order, provided that all components of the exponent p_ ∈ [1, ∞)n are equal.
Исследуется задача равновесия пластины под действием внешних сил. Предполагается, что пластина содержит плоское жёсткое включение. Вдоль части жёсткого включения расположена сквозная трещина. На трещине задаются нелинейные краевые условия типа неравенств, которые описывают взаимное непроникание берегов трещины. Задача ставится в виде вариационного неравенства. В предположении достаточной гладкости решения предложена дифференциальная постановка задачи. Обоснована эквивалентность двух постановок: дифференциальной и вариационной. Также рассмотрена контактная задача для упругой пластины с плоским жёстким включением. Приведены дифференциальная и вариационная формулировки задачи, доказаны существование и единственность решения задачи.
Показана корректная разрешимость задач без начальных условий для дробностепенных операторных сумм. Решения задач без начальных условий Я. Б. Зельдович и Г. И. Баренблатт трактуют как промежуточные асимптотики для задач с начальными условиями. На важность таких задач эти авторы указывают в связи с расширением понятия <строгого детерминизма> в статистической физике и квантовой механике и ставят вопрос об изучении свойств явлений, не зависящих от деталей в начальных условиях, проявляющихся при истечении достаточного времени. В данной работе также приводится пример промежуточной асимптотики для уравнения с дробной производной.
Рассматриваются линейные функциональные уравнения на простых гладких кривых с функцией сдвига бесконечного порядка с неподвижными точками на концах кривой. Цель статьи исследовать множества решений таких уравнений в гёльдеровских классах функций Hµ, 0 < µ 1, и в классах первообразных от функций из классов Lp, p > 1, с коэффициентами и правыми частями из этих же классов, и поведение решений в окрестности неподвижных точек. Метод исследования использует критерий Ф. Рисса принадлежности функции к классу первообразных от функций из классов Lp, p > 1. Для классов решений получены оценки параметров µ и p, зависящие от параметров классов коэффициентов и правых частей исследуемых уравнений и свойств функции сдвига в окрестности неподвижной точки.
Издательство
- Издательство
- ЧЕЛГУ
- Регион
- Россия, Челябинск
- Почтовый адрес
- 454001, Челябинская обл., г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, д.129
- Юр. адрес
- 454001, Челябинская обл, г Челябинск, Калининский р-н, ул Братьев Кашириных, д 129
- ФИО
- Таскаев Сергей Валерьевич (РЕКТОР)
- E-mail адрес
- rector@csu.ru
- Контактный телефон
- +7 (351) 7419767
- Сайт
- https://www.csu.ru/