Skip to main content
SUPERVISOR
Hassan Nahvi,Mehran Moradi
حسن نحوی (استاد راهنما) مهران مرادی غریبوند (استاد مشاور)
 
STUDENT
Somayyeh Ekraahmadsani
سمیه اکرااحمدثانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Nonlinear Vibrations and Bifurcation Analysis of a Two-Degree-of-Freedom System
In nonlinear structural vibration analysis, using the linear modeling may lead to wrong results. To accurately predict vibration behavior of structures, a complete mathematical modeling is necessary. Most systems that are analyzed by using linear mathematical models are in fact nonlinear systems. Nonlinear characteristics of a system may cause behaviors in the response that linear modeling does not have the ability to predict and explain. In this thesis, the nonlinear vibrations and stability of a two degree of freedom system consisting of the main system and an absorber is studied under external excitation. The cases of simultaneous secondary and internal resonances, and simultaneous primary and internal resonances are considered for the analysis. The absorber is used to control the main system vibrations when subjected to an external excitation force. The system springs and dampers have both linear and cubic nonlinear terms. The governing equations of motion of the system are derived using the Newton's second law. To solve the equations, the method of multiple time scale (MTS) which is an approximate method suitable for solving nonlinear differential equations have been used. By separating the secular terms, the frequency response equations of the system are obtained. The effects of linear and nonlinear parameters of the system on the amplitude of the main system is investigated. Stability analysis of the responses is performed by the method of Andronov and Vitt and the saddle-node bifurcation points are detected. Also the domain of the detuning parameter related to the three response zone is determined. If the detuning parameter is selected in this domain, the jump phenomenon occures in the response. Moreover, the possibility of existence of bifurcation phenomenon in the response is studied. In this way, at first the system equations of motion were expressed in dimensionless form. Then, by defining the state variables, the equations are expressed in state space form. These equations were solved by using the fourth-order runge-kutta method in Matlab software. To perform bifurcation analysis, a bifurcation parameter known as control parameter should be choosen. In this analysis dimensionless excitation frequency is determined as the control parameter. Bifurcation diagram is drawn in order to detect periodic and chaotic responses. The Poincaré map diagram, phase-plane diagram and time response are used at different control parameter vlues to distinguish periodic, quasi-periodic and chaotic motions. By using these diagrams, the system parameters can be selected such that the quasi-periodic and chaotic responses do not occure. Keywords: Nonlinear vibrations, Vibration absorber, Multiple time scale method, Superharmonic resonance, Bifurcation.
در بررسی ارتعاشات سازه ها، مدل سازی خطی ممکن است غیردقیق و یا گمراه کننده باشد. وجود خصوصیات غیرخطی در یک سیستم موجب بروز رفتارهایی در پاسخ آن می شود که مدل سازی خطی، به دلیل نادیده گرفتن رفتارهای غیرخطی مختلف، توانایی پیش‌بینی و توجیه آن را ندارد. در این پایان نامه به بررسی و تحلیل ارتعاشات غیرخطی و پایداری یک سیستم دو درجه آزادی شامل سیستم اصلی و جاذب، در حالت تشدید هم زمان ثانویه و داخلی و همچنین تشدید هم زمان اولیه و داخلی، تحت تحریک خارجی، پرداخته می شود. سیستم مورد بررسی با جرم، فنر و دمپر مدل سازی شده است که فنرها و دمپرهای آن به صورت غیرخطی و از مرتبه سه درنظر گرفته شده اند. نیروی تحریک خارجی به سیستم اصلی وارد می شود. معادلات حرکت حاکم بر سیستم با تکیه بر قانون دوم نیوتون استخراج و برای حل این معادلات از روش مقیاس زمانی متعدد، که یکی از روش های اغتشاشی در حل معادلات دیفرانسیل غیرخطی است، استفاده شده است. پس از حل معادلات و استخراج ترم های سکولار در تشدید هم زمان مورد بررسی، معادلات پاسخ فرکانسی با توجه به مقادیر دامنه سیستم اصلی و جاذب در سه حالت به دست آمده و در ادامه تاثیر پارامترهای سیستم روی دامنه سیستم اصلی و همچنین پایداری پاسخ حالت دائم و انشعابات گره-زینی بررسی شده است. از آنجایی که در سیستم های غیرخطی با افزایش دامنه امکان پدیده پرش وجود دارد، محدوده پایداری و پارامتر تنظیم که منجر به ایجاد سه پاسخ برای دامنه سیستم اصلی می شود، در دو حالت با جاذب و بدون جاذب، تعیین گردیده است. در ادامه، به بررسی امکان به وجود آمدن پدیده دو شاخه شدگی در سیستم پرداخته شده است. با تعریف متغیرهای حالت، معادلات سیستم در فضای حالت بیان می شوند. حل این معادلات به روش رانگ کوتا مرتبه چهار در نرم افزار Matlab انجام شده است. در بررسی و به دست آوردن نمودار دوشاخه‌شدگی، نیاز به مشخص کردن پارامتر دوشاخه‌شدگی (پارامتر کنترل) می‌باشد. با انتخاب فرکانس تحریک بدون بعد به عنوان پارامتر کنترلی، نمودار دو شاخه شدگی ترسیم می گردد. سپس از نمودارهای نگاشت پوانکاره، صفحه فاز و پاسخ زمانی به ازای مقادیر مختلف پارامتر کنترلی، به منظور بررسی حرکت های پریودیک، شبه پریودیک و آشوب استفاده می شود. طراحی سیستم با توجه با این نمودارها برای اجتناب از قرارگرفتن در مناطق آشوبناک، صورت می‌پذیرد. کلمات کلیدی : ارتعاشات غیرخطی، جاذب ارتعاشی، تشدید ثانویه، تشدید اولیه، روش مقیاس زمانی متعدد، دو شاخه شدگی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی