杜芬方程(Duffing Equation)是一個描述耦合非線性振動系統的微分方程,其一般形式為:
mx''(t) + cx'(t) + kx(t) + αx^3(t) = Fcos(ωt)
m: 質量
x(t): 位置
c: 阻尼係數
k: 彈性係數
α: 非線性度量
F: 外力振幅
ω: 外力頻率
杜芬方程可以通過科學計算軟體如MatLab進行求解,以分析非線性振動系統的行為。在MatLab中,可以使用符號計算工具箱求解解析解,或使用數值計算工具箱中的微分方程求解器如ode45、ode23和ode15s等求解數值解。通過定義方程的參數和初始條件,並使用ode45等函式,可以計算多個時間點上的位置值,並繪製時間和位置的關係圖,直觀地觀察系統的振動行為。此外,MatLab還可以用來繪製杜芬振動系統的相圖,以觀察不同參數取值下系統的穩定性和周期性。