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颗粒物质具有对外界微小作用的非线性响应的动力学特征，颗粒体系内部的碰撞和摩擦在宏观上表现出典型的非线性。目前对颗粒介质动力特性的理论研究尚不完善，颗粒介质内弹性结构的非线性动力学行为及其耦合作用特性的相关研究工作有待进一步展开。本文以稳态简谐激励下简支梁为分析对象，基于应变测试技术，对其在颗粒介质中的非线性振动特性进行了实验研究。观察到了其幅频、相频特性中的跳跃现象，以及其非线性应变响应中的倍周期分岔和混沌。文中还建立了离散元(DEM)-有限元(FEM)耦合数值模型，对现场实验进行了初步的数值仿真研究。 本文主要工作有: 1.采用等力幅步进式稳态正弦激励法并基于应变测试技术，在简支梁一阶固有频率附近，研究颗粒介质中简支梁的非线性振动问题。实验中观察到了简支梁振动响应幅频和相频特性曲线中的跳跃现象，考虑了简支梁埋深、颗粒粒径、激振力幅值等不同参数的影响。研究结果表明，梁在颗粒介质中的振动表现出明显的“软特性”，该特性在较大力幅、较小粒径及最优埋深下更为显著并与扫频路径有关。 2.采用定频变力幅稳态正弦激励法，在80-800Hz范围内，研究不同频率下颗粒介质中简支梁振动的分岔与混沌现象。实验中采用相图、庞加莱映射、李雅普诺夫指数、功率谱等方法进行综合分析并考虑了简支梁埋深、颗粒粒径等参数的影响。研究结果表明，梁在颗粒介质中的振动随激振力幅值的增加经历倍周期分岔而演变为混沌。其倍周期分岔的典型路径为1P→2P→4P(→8P)→混沌→3P→混沌，混沌和分岔现象活跃的频带集中在200-400Hz。 3.采用面向对象的C++程序设计方法，建立了颗粒介质中简支梁非线性振动的DEM-FEM耦合运算模型，将基于图形处理器(GPU)的CUDA超算技术(Compute UnifedDevice Architecture，统一计算设备架构)引入耦合模拟中的并行计算，尝试对前面的现场试验进行数值仿真研究。程序计算表明该模型能够模拟颗粒介质与简支梁之间的耦合作用，CUDA超算技术可以显著提高大规模耦合计算效率。