随着非线性动力学理论和方法从低维系统向高维系统发展,非线性动力学所处理的问题规模和难度不断提高。在工程科学界,深入理解高维力学模型所呈现的分岔、混沌等复杂非线性动力学现象,不仅能够揭示系统的内在运动规律,还可以预测其未来的动力学演化特性,这为解决各类非线性问题提供了理论指导与借鉴。本文主要利用正规型理论、中心流形原理、分岔理论、全局摄动法以及能量-相位法研究了几类高维非线性动力学模型的分岔行为与混沌现象,全文共分为六章。第一章,主要介绍非线性系统的研究背景,分岔和混沌的相关数学预备知识。第二章,研究了外激励作用下含变速流的水平悬臂管道全局动力学行为。利用Galerkin法和多尺度法推导了1:2内共振和主参数共振下的控制方程,利用能量相位法给出了多脉冲Silnikov型同宿轨存在以及产生混沌运动的参数条件。多脉冲分岔的同宿树较好地刻画了系统的耗散特性,随着耗散因子的增加,同宿树逐渐破裂。利用数值模拟讨论了外激励和管道流速对管道运动的影响,并验证了系统存在多脉冲同宿轨道和Silnikov型混沌运动现象。第三章,研究了对称正交复合叠层板1:2内共振下非线性振动的全局分岔和混沌动力学行为。运用全局摄动法获得了系统存在单脉冲Silnikov型同宿轨的充分条件,从而导致混沌运动。利用四阶龙格库塔法进行数值仿真,研究结果表明对称正交复合叠层板非线性振动存在跳跃现象和混沌反馈,符合理论预期。第四章,研究了一类三自由度非线性气动弹性机翼外挂系统的复杂动力学行为。利用中心流形原理和正规型理论推导出初始平衡点的稳定参数区域和分岔的详细解析式。参数小扰动下系统出现Hopf分岔上稳定的周期运动、2-D和3-D环面上稳定的拟周期运动。当2-D环面不稳定时系统产生混沌运动,并利用相轨线、庞加莱映射、最大李亚普洛夫指数和频谱验证系统出现的混沌现象。运用数值模拟验证了系统发生超临界分岔和混沌行为。第五章,研究了六维非线性气动弹性系统的稳定性和局部分岔问题。考虑非共振条件下分岔反馈方程的三类退化平衡点:一对纯虚根和两对负实部共轭复根;两对纯虚根和一对负实部共轭复根;三对纯虚根。利用Maple软件和正规型理论,获得了系统初始平衡点稳定的参数区域和分岔曲线的具体解析式,推导出静态分岔和亚临界Hopf分岔,在某些条件下,系统出现2-D环面运动,这为调节参数取值避免气动弹性机翼系统出现颤振现象提供了理论依据。利用四阶龙格库塔法进行数值仿真,结果与理论预期相一致。第六章,全文总结和展望。