Published May 12, 2020
| Version v1
Publication
Open
Chaos in impact oscillators not in vain: Dynamics of new mass excited oscillator
Creators
- 1. University of Aberdeen
- 2. Universidade Federal do Rio de Janeiro
Description
Abstract This work explores complex dynamics of a new mass excited impact oscillator reported in Wiercigroch et al. (Nonlinear Dyn 99:323–339, 2020) both experimentally and numerically in the context of development of chaos theory and its applications. The parameters of the rig were characterised and are presented in the paper. To improve quality of the recorded phase portraits, a new technique for processing of the experimental data allowing to reduce the influence of noise and to obtain clear orbits especially for higher periods is proposed. A comparison with the previous studies on the base excited impact oscillator confirms that the rig is much more accurate as well as it has capability to generate a wide range of excitation patterns. It is demonstrated that a precise control of the excitation is achieved by changing the coil current. It is also shown that the rig is able to capture co-existent attractors and multi-stability by reproducing various predicted numerical responses, which has not been possible before. The results obtained using a simple impact oscillator model are in a good agreement with the experimental results, which indicates that the rig can be used for further fundamental studies of impact phenomena including grazing. It can also serve as a tool to study nonlinear control including bifurcation control and control of co-existing orbits.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص يستكشف هذا العمل الديناميكيات المعقدة لمذبذب تأثير جديد متحمس للكتلة تم الإبلاغ عنه في Wiercigroch et al. (غير الخطية DYN 99: 323-339، 2020) تجريبيًا وعدديًا في سياق تطور نظرية الفوضى وتطبيقاتها. تم توصيف معلمات منصة الحفر وعرضها في الورقة. لتحسين جودة صور الطور المسجلة، يتم اقتراح تقنية جديدة لمعالجة البيانات التجريبية مما يسمح بتقليل تأثير الضوضاء والحصول على مدارات واضحة خاصة لفترات أعلى. تؤكد المقارنة مع الدراسات السابقة على مذبذب الصدمة المستثار الأساسي أن جهاز الحفر أكثر دقة بالإضافة إلى قدرته على توليد مجموعة واسعة من أنماط الإثارة. ثبت أن التحكم الدقيق في الإثارة يتحقق عن طريق تغيير تيار الملف. كما تبين أن منصة الحفر قادرة على التقاط عوامل الجذب المتعايشة والاستقرار المتعدد من خلال إعادة إنتاج مختلف الاستجابات العددية المتوقعة، وهو ما لم يكن ممكنًا من قبل. تتوافق النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام نموذج مذبذب تأثير بسيط بشكل جيد مع النتائج التجريبية، مما يشير إلى أنه يمكن استخدام منصة الحفر لمزيد من الدراسات الأساسية لظواهر التأثير بما في ذلك الرعي. يمكن أن يكون أيضًا بمثابة أداة لدراسة التحكم غير الخطي بما في ذلك التحكم في التشعب والتحكم في المدارات المتعايشة.Translated Description (French)
Résumé Ce travail explore la dynamique complexe d'un nouvel oscillateur d'impact excité par la masse rapporté dans Wiercigroch et al. (Nonlinear Dyn 99:323–339, 2020) à la fois expérimentalement et numériquement dans le contexte du développement de la théorie du chaos et de ses applications. Les paramètres de l'engin de forage ont été caractérisés et sont présentés dans l'article. Pour améliorer la qualité des portraits de phase enregistrés, une nouvelle technique de traitement des données expérimentales permettant de réduire l'influence du bruit et d'obtenir des orbites claires notamment pour les périodes plus élevées est proposée. Une comparaison avec les études précédentes sur l'oscillateur à impact excité de base confirme que l'engin de forage est beaucoup plus précis et qu'il est capable de générer une large gamme de modèles d'excitation. Il est démontré qu'un contrôle précis de l'excitation est obtenu en modifiant le courant de bobine. Il est également démontré que l'engin de forage est capable de capturer des attracteurs coexistants et une stabilité multiple en reproduisant diverses réponses numériques prédites, ce qui n'était pas possible auparavant. Les résultats obtenus à l'aide d'un modèle d'oscillateur d'impact simple sont en bon accord avec les résultats expérimentaux, ce qui indique que la plate-forme peut être utilisée pour d'autres études fondamentales des phénomènes d'impact, y compris le pâturage. Il peut également servir d'outil pour étudier le contrôle non linéaire, y compris le contrôle de la bifurcation et le contrôle des orbites coexistantes.Translated Description (Spanish)
Resumen Este trabajo explora la dinámica compleja de un nuevo oscilador de impacto de masa excitada informado en Wiercigroch et al. (Nonlinear Dyn 99:323–339, 2020) tanto experimental como numéricamente en el contexto del desarrollo de la teoría del caos y sus aplicaciones. Los parámetros de la plataforma se caracterizaron y se presentan en el documento. Para mejorar la calidad de los retratos de fase grabados, se propone una nueva técnica de procesamiento de los datos experimentales que permita reducir la influencia del ruido y obtener órbitas despejadas especialmente para periodos superiores. Una comparación con los estudios anteriores sobre el oscilador de impacto excitado base confirma que la plataforma es mucho más precisa, así como que tiene la capacidad de generar una amplia gama de patrones de excitación. Se demuestra que se logra un control preciso de la excitación cambiando la corriente de la bobina. También se muestra que la plataforma es capaz de capturar atractores coexistentes y multiestabilidad mediante la reproducción de varias respuestas numéricas predichas, lo que no ha sido posible antes. Los resultados obtenidos utilizando un modelo de oscilador de impacto simple están en buena concordancia con los resultados experimentales, lo que indica que la plataforma se puede utilizar para estudios fundamentales adicionales de fenómenos de impacto, incluido el pastoreo. También puede servir como una herramienta para estudiar el control no lineal, incluido el control de bifurcación y el control de órbitas coexistentes.Files
s11071-020-05644-0.pdf.pdf
Files
(8.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9779fd4238578d1cb0638f549db02dba
|
8.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الفوضى في مذبذبات التأثير ليست عبثًا: ديناميكيات المذبذب الجديد المتحمس للكتلة
- Translated title (French)
- Le chaos dans les oscillateurs à impact n'est pas vain : dynamique du nouvel oscillateur excité par la masse
- Translated title (Spanish)
- Caos en los osciladores de impacto no en vano: Dinámica del nuevo oscilador de masa excitada
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3024640266
- DOI
- 10.1007/s11071-020-05644-0
References
- https://openalex.org/W192530607
- https://openalex.org/W1964222293
- https://openalex.org/W1965090615
- https://openalex.org/W1969191910
- https://openalex.org/W1977303889
- https://openalex.org/W1987717669
- https://openalex.org/W1990717556
- https://openalex.org/W2001325420
- https://openalex.org/W2001455529
- https://openalex.org/W2009178451
- https://openalex.org/W2009303015
- https://openalex.org/W2010563571
- https://openalex.org/W2012069094
- https://openalex.org/W2023395984
- https://openalex.org/W2028574825
- https://openalex.org/W2031604902
- https://openalex.org/W2032713764
- https://openalex.org/W2033454068
- https://openalex.org/W2037031881
- https://openalex.org/W2041184847
- https://openalex.org/W2050288396
- https://openalex.org/W2053391901
- https://openalex.org/W2053979403
- https://openalex.org/W2059956908
- https://openalex.org/W2060286971
- https://openalex.org/W2077913859
- https://openalex.org/W2078090464
- https://openalex.org/W2078326572
- https://openalex.org/W2082444786
- https://openalex.org/W2087581491
- https://openalex.org/W2089879558
- https://openalex.org/W2090974678
- https://openalex.org/W2134056441
- https://openalex.org/W2146896171
- https://openalex.org/W2175779043
- https://openalex.org/W2213060355
- https://openalex.org/W2273125903
- https://openalex.org/W2338031188
- https://openalex.org/W2384643472
- https://openalex.org/W2475003665
- https://openalex.org/W2586319112
- https://openalex.org/W2592166423
- https://openalex.org/W2617555589
- https://openalex.org/W2622035527
- https://openalex.org/W2733433190
- https://openalex.org/W2790389572
- https://openalex.org/W2791884477
- https://openalex.org/W2912095506
- https://openalex.org/W2927399007
- https://openalex.org/W2932323029
- https://openalex.org/W2973258268
- https://openalex.org/W2981762852
- https://openalex.org/W2994418290
- https://openalex.org/W2994891111
- https://openalex.org/W2996092467
- https://openalex.org/W2999313168
- https://openalex.org/W3003007378
- https://openalex.org/W4229942578