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多时间尺度混合模式振动问题具有广泛的工程背景,探讨混合模式振动各种可能的诱发机制并对其进行分类是非线性科学的前沿和热点问题之一。本论文以Rayleigh系统、Duffing系统以及van der Pol-Duffing等经典的非线性系统为例,应用分岔理论,频率转换快慢分析法以及数值模拟等方法,揭示了通向混合模式振动的多种新路径,即吸引子的“极速逃逸”机制、滞后曲线的曲折机制以及延迟分岔机制。主要内容如下: 第一章,介绍了非线性动力学的发展历程,多尺度问题的背景和现状,本文所涉及的分岔类型和研究方法,以及本文的主要工作内容。 第二章,揭示了多频激励Rayleigh系统中经由吸引子的“极速逃逸”机制而诱发的混合模式振动。快子系统的两个临界值限制了周期吸引子或平衡点吸引子的区域,其外部是发散区域。当控制参数达到临界值时,周期吸引子和平衡点吸引子能够快速远离其初始位置。由此,揭示了诱发混合模式振动的新机制,即所谓的吸引子的“极速逃逸”机制;同时,得到了点-点型和圈-圈型两类新型的混合模式振动。 第三章,研究了多频激励下的Duffing系统的复杂动力学行为,得到了经由滞后曲线的曲折而诱发的混合模式振动。研究表明,快子系统的平衡点曲线会不断地曲折,这导致混合模式振动的准静态过程产生了明显的振荡行为。基于此,得到了通向混合模式振动的新路径,即滞后的曲折机制。此外,探讨了激励频率和振幅对混合模式振动行为的影响。研究表明,混合模式振动的三个频率分量由激励频率决定,而混合模式振动的转迁则由激励振幅决定。 第四章,基于延迟Hopf分岔,揭示了通向混合模式振动的新路径,由此得到了两类新的混合模式振动,即组合式“延迟supHopf/fold cycle”-“subHopf/supHopf”型混合模式振动以及经由“延迟supHopf/supHopf”滞后环而诱发的“subHopf/supHopf”型混合模式振动。研究表明,延迟Hopf分岔在混合模式振动产生的过程中起到了决定性的作用,这不仅丰富了通向混合模式振动的道路,同时也深化了对混合模式振动的动力学机制的理解。 第五章,对本文的结果进行总结,并对今后的工作提出展望。