接触问题有限元分析方法综述 被引量：86

1

作者 孙林松 王德信 谢能刚 《水利水电科技进展》 CSCD 2001年第3期18-20,68,共4页

从直接迭代法、接触约束法和数学规划法等方面综述接触问题有限元分析的基本方法 .直接迭代法是一种“试验误差”方法 ,概念清楚 ,实施方便 ,但计算工作量较大 ,而且不能保证迭代一定收敛 .接触约束法主要利用罚函数方法或Lagrange乘子... 从直接迭代法、接触约束法和数学规划法等方面综述接触问题有限元分析的基本方法 .直接迭代法是一种“试验误差”方法 ,概念清楚 ,实施方便 ,但计算工作量较大 ,而且不能保证迭代一定收敛 .接触约束法主要利用罚函数方法或Lagrange乘子法将接触问题转化为无约束问题求解 .数学规划法利用接触问题的互补条件、非穿透条件等 ,将其归结为二次规划 (线性互补 )问题求解 ,这是一种非迭代类解法 ,收敛平稳、迅速 ,计算工作量较小 . 展开更多

关键词 接触问题 有限元 接触约束法 数字规划法

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轮胎—松软地面相互作用有限元分析 被引量：6

2

作者 苗常青 谭惠丰 杜星文 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期150-154,共5页

采用改进的可变约束法 ,给出了松软地面条件下轮胎、地面相互作用处理方法。研究了稳态驱动条件下轮胎、松软地面之间相互作用 ,分析了接地印迹上摩擦接触特性及轮胎内部应力分布特性。结果表明 ,本方法能够处理轮胎和松软地面之间相互... 采用改进的可变约束法 ,给出了松软地面条件下轮胎、地面相互作用处理方法。研究了稳态驱动条件下轮胎、松软地面之间相互作用 ,分析了接地印迹上摩擦接触特性及轮胎内部应力分布特性。结果表明 ,本方法能够处理轮胎和松软地面之间相互作用问题 。 展开更多

关键词 轮胎-松软地面 相互作用 有限元分析 摩擦接触 可变约束法 军用车辆 汽车

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对接机构隔框锁的接触碰撞动力学研究及仿真 被引量：12

3

作者 陈萌 张新访 +2 位作者 张云清 肖余之 柏合民 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期43-49,共7页

为了给空间对接飞行器提供地面试验的参考依据 ,验证隔框锁结构设计的正确性和对接过程的可行性 ,本文针对隔框锁实例 ,在其运动平面内以均匀 B样条曲线拟合锁钩外轮廓 ,并建立起接触碰撞动力学微分方程和仿真模型。分析了刚体碰撞的过... 为了给空间对接飞行器提供地面试验的参考依据 ,验证隔框锁结构设计的正确性和对接过程的可行性 ,本文针对隔框锁实例 ,在其运动平面内以均匀 B样条曲线拟合锁钩外轮廓 ,并建立起接触碰撞动力学微分方程和仿真模型。分析了刚体碰撞的过程、刚性接触的单边约束条件和考虑变形接触的法向力计算方法。文章还提出了基于几何引擎的接触点的实时判别算法 ,并给出了对接完成后锁钩的接触力、动能及动量的仿真曲线图。计算过程稳定、所得结果合理 ,具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 对接机构 隔框锁 接触碰撞 动力学 仿真 空间对接

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节理非线性问题的约束函数法 被引量：2

4

作者 李春光 郑宏 +1 位作者 葛修润 王水林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期955-960,共6页

接触非线性主要表现在其接触状态的突变而导致的非光滑性,这种非光滑性可以通过约束函数进行光滑逼近,进而可以用Newton法得到近似解,此方法称之为约束函数法。岩土工程中常用的Goodman单元就是一种类型的接触模型,但其参数的确定及计... 接触非线性主要表现在其接触状态的突变而导致的非光滑性,这种非光滑性可以通过约束函数进行光滑逼近,进而可以用Newton法得到近似解,此方法称之为约束函数法。岩土工程中常用的Goodman单元就是一种类型的接触模型,但其参数的确定及计算的收敛性都存在着一定的困难。然而把约束函数应用到常规的Goodman单元中则可以解决上述困难,在详细地给出了其有限元法后,给出了处理刚体位移的一种简便方法。作为算例,给出了叠梁和三峡3#坝段坝基稳定性的计算结果。 展开更多

关键词 接触问题 约束函数法 有限元法 Goodman单元 刚体位移

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基于附加约束方法的空间飞网碰撞动力学与仿真 被引量：3

5

作者 甄明 杨乐平 张青斌 《载人航天》 CSCD 2017年第4期498-505,共8页

针对空间飞网捕获目标时的碰撞问题,基于向量式有限元离散方法,采用Kelvin-Voigt绳段模型,引入附加约束方法,对飞网捕获碰撞过程进行了动力学建模和仿真,分析了飞网在捕获碰撞阶段的位形变化、能量变化、碰撞力和绳段张力变化。结果表明... 针对空间飞网捕获目标时的碰撞问题,基于向量式有限元离散方法,采用Kelvin-Voigt绳段模型,引入附加约束方法,对飞网捕获碰撞过程进行了动力学建模和仿真,分析了飞网在捕获碰撞阶段的位形变化、能量变化、碰撞力和绳段张力变化。结果表明,空间飞网的位形、能量和对角线绳段内力在碰撞过程中都会发生显著变化。可为空间飞网系统的设计提供一定的借鉴。 展开更多

关键词 空间飞网 碰撞捕过程 附加约束法 动力学模型

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航空结构件加工变形仿真关键技术 被引量：12

6

作者 张洪伟 张以都 +1 位作者 赵晓慈 吴琼 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期239-243,248,共6页

对航空结构件铣削加工变形仿真的关键技术进行了深入研究.编制残余应力施加通用程序,建立包含有初始残余应力的加工变形有限元预测模型;由于铣削加工,毛坯体变为薄壁工件,在进行有限元仿真过程中,提出体-壳单元与实体单元的混合单元建... 对航空结构件铣削加工变形仿真的关键技术进行了深入研究.编制残余应力施加通用程序,建立包含有初始残余应力的加工变形有限元预测模型;由于铣削加工,毛坯体变为薄壁工件,在进行有限元仿真过程中,提出体-壳单元与实体单元的混合单元建模方法,以提高计算效率及便于后续研究;针对工件与工作台单面约束的接触作用及其它工程中的类似单面约束问题,提出将工件视为弹性体,工作台视为刚性体,转化为接触方式进行纯压缩边界条件的模拟,对某典型工件进行了有限元仿真并与模态试验结果对比,验证了其有效性和准确性;基于生死单元技术进行材料去除模拟.通过上述关键技术的理论研究及应用,实现了航空结构件加工变形过程的有限元仿真. 展开更多

关键词 加工变形 单面约束 有限元法 接触 体一壳单元

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基于约束函数法的热力耦合有限元分析 被引量：2

7

作者 吴庆鸣 陈永强 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期183-187,193,共6页

分析了滑移接触条件下热力耦合现象,建立了热力耦合的有限元分析连续模型,提出了系统动力学平衡方程和热力学平衡方程。对系统中物体间的接触条件进行了分析,得到了物体间接触条件的数学表达式,在此基础上,用约束函数表示接触约束条件... 分析了滑移接触条件下热力耦合现象,建立了热力耦合的有限元分析连续模型,提出了系统动力学平衡方程和热力学平衡方程。对系统中物体间的接触条件进行了分析,得到了物体间接触条件的数学表达式,在此基础上,用约束函数表示接触约束条件。应用变分原理对约束函数进行变分,与系统平衡方程组成非线性方程组对热力耦合问题进行求解。实例表明,用约束函数法求解热力耦合问题,收敛性较好,算法稳定,计算结果能反映实际。 展开更多

关键词 有限元 接触 热力耦合 约束函数法

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一种增广拉格朗日优化方案及其非连续变形分析实现 被引量：2

8

作者 张洪 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期361-367,共7页

接触力计算精度是关乎非连续变形分析结果有效性的关键因素之一。经典非连续变形分析法(DDA)采用罚法施加块体间的接触约束,实现简单,但合理的罚值选取困难。因此,提出了一种增广拉格朗日优化算法,改进DDA中接触约束的处理。通过结合开... 接触力计算精度是关乎非连续变形分析结果有效性的关键因素之一。经典非连续变形分析法(DDA)采用罚法施加块体间的接触约束,实现简单,但合理的罚值选取困难。因此,提出了一种增广拉格朗日优化算法,改进DDA中接触约束的处理。通过结合开闭迭代算法和自适应罚值更新方案等,提出并实现了多面体DDA增广拉格朗日算法及其优化方案。最后,设计了2个经典数值算例,计算结果表明:改进后的三维DDA提高了计算精度且保证了计算效率,可用于复杂多面体块体系统的非连续力学行为分析,如大型节理岩体工程稳定性分析。 展开更多

关键词 非连续变形分析 接触约束 增广拉格朗日法 开闭迭代 自适应罚值更新方案

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镍基高温合金小截面方管焊接温度场的数值模拟

9

作者 王俊恒 张广军 +1 位作者 高洪明 吴林 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期89-93,共5页

利用无接触简化模型进行小截面方管并行排列焊温度场的计算,模拟结果与测量结果的对比表明,此模型应用到小截面方管温度场的数值模拟中存在很大误差。从热和力的角度对小截面方管与胎具间的关系进行简单分析,解释了误差产生的原因。并... 利用无接触简化模型进行小截面方管并行排列焊温度场的计算,模拟结果与测量结果的对比表明,此模型应用到小截面方管温度场的数值模拟中存在很大误差。从热和力的角度对小截面方管与胎具间的关系进行简单分析,解释了误差产生的原因。并以此为基础,建立了小截面方管并行排列焊的接触模型,采用直接约束法处理焊接过程中小截面方管与胎具的接触传热与受力问题,得到了焊接温度场的变化规律和分布情况。结果表明,在焊缝附近形成了一个“T”字形温度场;焊后冷却一段时间后,出现两端温度低、中间温度高的现象。这种情况与实际的焊接状况较一致。 展开更多

关键词 小截面方管 接触 直接约束法 温度场

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基于逼近阶跃函数和拉格朗日插值的改进DDA方法 被引量：3

10

作者 赵健 肖明 +2 位作者 杨阳 陈俊涛 李冬冬 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期2103-2112,共10页

针对非连续变形分析中开合迭代难以收敛的难题,基于块体接触约束状态和块体位移之间的关系,提出了基于逼近阶跃函数和拉格朗日插值的改进DDA方法。采用双曲正切函数来逼近阶跃函数,利用阶跃函数将块体接触约束状态用块体位移来表达,以... 针对非连续变形分析中开合迭代难以收敛的难题,基于块体接触约束状态和块体位移之间的关系,提出了基于逼近阶跃函数和拉格朗日插值的改进DDA方法。采用双曲正切函数来逼近阶跃函数,利用阶跃函数将块体接触约束状态用块体位移来表达,以此来替代开合迭代,避免了开合迭代难以收敛的难题。利用拉格朗日插值原理,推导得到只含有块体位移为未知量的块体系统势能函数,并利用变尺度法来求解总体势能函数的极值以得到块体位移。分别结合滑块模型和地下洞室模型,分析了改进DDA方法的计算精度和计算速度,验证了文中提出的改进DDA方法的正确性和稳定性。研究表明:基于逼近阶跃函数和拉格朗日插值的改进DDA方法具有较高的精度,且相比较传统DDA方法而言,具有更为稳定的和更为强健的计算收敛性。因此,基于逼近阶跃函数和拉格朗日插值的改进DDA方法是一种稳定有效的数值计算方法,为解决非连续变形中开合迭代难以收敛的问题提供了新思路。 展开更多

关键词 开合迭代 接触约束 块体位移 势能函数 变尺度法

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轴孔协调接触建模与试验研究 被引量：6

11

作者 李云涛 全齐全 +1 位作者 唐德威 侯绪研 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1546-1552,共7页

传统的轴孔接触解析模型通常研究轴与带孔无限大平面的接触问题,未考虑孔壁厚度对轴孔接触特性的影响。本文考虑孔壁厚度对轴孔接触特性的影响,基于Winkler弹性基础模型和几何约束条件,沿接触点的法线方向建立了轴孔协调接触解析模型。... 传统的轴孔接触解析模型通常研究轴与带孔无限大平面的接触问题,未考虑孔壁厚度对轴孔接触特性的影响。本文考虑孔壁厚度对轴孔接触特性的影响,基于Winkler弹性基础模型和几何约束条件,沿接触点的法线方向建立了轴孔协调接触解析模型。分析轴孔协调接触模型发现,接触力和接触刚度受间隙和孔壁厚度影响较大。基于图像法开展的轴孔接触试验结果表明,轴孔的接触刚度随接触深度的增大呈现非线性增大的特征,而且与以往的轴孔静态接触模型相比,本文所建立的模型与试验数据的吻合程度较高,因而本文提出的接触模型能够准确描述轴孔的协调接触特性。 展开更多

关键词 协调接触模型 回转铰链 几何约束 弹性层 图像法

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基于接触带稳定性的回采顺序优化分析 被引量：6

12

作者 王明旭 许梦国 程爱平 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期77-83,共7页

为了确保无底柱分段崩落法和充填法接触带的稳定性,需要选择合理的充填法和2种采矿方法并存下的最优回采顺序。为此,将2种采矿方法接触带简化为简支梁加弹簧约束的力学模型进行切应力和挠度的计算,定量分析接触带的应力变形情况。同时... 为了确保无底柱分段崩落法和充填法接触带的稳定性,需要选择合理的充填法和2种采矿方法并存下的最优回采顺序。为此,将2种采矿方法接触带简化为简支梁加弹簧约束的力学模型进行切应力和挠度的计算,定量分析接触带的应力变形情况。同时利用数值模拟软件,选择程潮铁矿典型剖面进行模拟,在接触带设置系列监测点,通过主应变值评判回采顺序。模拟试验结果表明:上向水平分层充填法适合保安矿柱的开采。2种采矿方法作用下5种回采顺序的模拟比较,方案a的C5→B1→C4→B2→C3→B3→C2→C1回采顺序更利于2种采矿方法接触带的稳定,说明错开协调的回采方案更优。 展开更多

关键词 接触带 回采顺序 充填法 简支梁 弹簧约束

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基于约束函数法的热—力耦合分析

13

作者 陈永强 吴庆鸣 张志强 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期83-87,共5页

对高速问题中存在的热—力耦合现象建立热—力耦合模型,提出系统的动力学平衡方程和热力学平衡方程。对系统中物体间的接触条件进行分析,得到物体间接触条件的数学表达式,在此基础上,用约束函数表示接触约束条件。应用变分原理对约束函... 对高速问题中存在的热—力耦合现象建立热—力耦合模型,提出系统的动力学平衡方程和热力学平衡方程。对系统中物体间的接触条件进行分析,得到物体间接触条件的数学表达式,在此基础上,用约束函数表示接触约束条件。应用变分原理对约束函数进行变分,与系统平衡方程组成非线性方程组进行求解。文中最后给出一个应用约束函数法解决热—力耦合问题的实例。结果表明该方法收敛性好,算法稳定,计算结果与实际相符。 展开更多

关键词 有限元 接触 热-力耦合 约束函数法

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闭环柔性多体系统的多点撞击问题 被引量：10

14

作者 刘锦阳 洪嘉振 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期619-623,共5页

用子结构方法和单向递推组集方法研究闭环的柔性多体系统的多点撞击问题。在撞击过程中 ,在切割铰中增加撞击铰 ,导出了以铰坐标和柔性体模态坐标为系统广义坐标的闭环柔性多体系统在撞击阶段的动力学方程。利用相对坐标下约束方程的 La... 用子结构方法和单向递推组集方法研究闭环的柔性多体系统的多点撞击问题。在撞击过程中 ,在切割铰中增加撞击铰 ,导出了以铰坐标和柔性体模态坐标为系统广义坐标的闭环柔性多体系统在撞击阶段的动力学方程。利用相对坐标下约束方程的 Lagrange乘子和利用绝对坐标下约束方程的 La-grange乘子相等的关系求出切割铰的约束力 ,即撞击力。提出了撞击铰的切换方法。计算了卫星太阳电池阵帆板展开锁定时帆板之间多个接触处撞击力的变化规律。计算结果表明 ,对柔性体之间的碰撞 ,撞击力可能出现多个峰值 。 展开更多

关键词 闭环柔性多体系统 多点撞击 子结构方法

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基于高斯伪谱法的二级助推战术火箭多阶段轨迹优化 被引量：11

15

作者 刘超越 张成 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期292-302,共11页

针对二级助推战术火箭在多种约束下的高精度轨迹优化问题,提出了一种基于高斯伪谱法(GPM)的多阶段轨迹优化方法。针对二级发动机的工作特点,将全弹道划分为发射段、爬升段、续航段和制导攻击段4个阶段。为了提高禁飞区或敌方火力覆盖区... 针对二级助推战术火箭在多种约束下的高精度轨迹优化问题,提出了一种基于高斯伪谱法(GPM)的多阶段轨迹优化方法。针对二级发动机的工作特点,将全弹道划分为发射段、爬升段、续航段和制导攻击段4个阶段。为了提高禁飞区或敌方火力覆盖区附近的优化轨迹精确度,引入准接触点概念,将全弹道进一步进行阶段细分,并以连接点确保相邻阶段的顺利连接。利用GPM将轨迹规划问题转化为非线性规划问题进行求解。为了进一步提高计算效率、降低初值设置的难度,设计了基于初值生成器的迭代策略,实现了二级助推战术火箭多阶段轨迹优化。充分考虑飞行器各阶段飞行特点和约束,通过数值算例表明了该方法的优点。仿真结果表明,所提优化方法求解效率高,能够得到可行的最佳轨迹。 展开更多

关键词 战术火箭 多阶段轨迹优化 高斯伪谱法 准接触点 复杂约束 迭代策略

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基于直接约束法的预应力构件张拉全过程分析方法

16

作者 梁天福 《世界桥梁》 北大核心 2015年第4期69-73,共5页

为准确模拟预应力构件张拉过程中预应力筋与混凝土之间的相互作用,引入一种基于直接约束法的张拉全过程分析方法。该方法运用MSC.MARC软件建立预应力构件模型,混凝土和预应力筋采用三维实体单元模拟,定义库仑双线性模型为混凝土和预应... 为准确模拟预应力构件张拉过程中预应力筋与混凝土之间的相互作用,引入一种基于直接约束法的张拉全过程分析方法。该方法运用MSC.MARC软件建立预应力构件模型,混凝土和预应力筋采用三维实体单元模拟,定义库仑双线性模型为混凝土和预应力筋之间的摩擦本构关系,利用直接约束法描述接触关系,进行预应力张拉全过程分析。采用该方法对2个预应力构件模型进行预应力构件张拉全过程分析,将模拟计算值、试验实测值和按设计规范计算的理论值进行对比,结果表明该方法模拟的有效预应力值与实测值、理论值吻合较好,验证了该方法的准确性。 展开更多

关键词 预应力混凝土结构 有效预应力 库仑双线性摩擦模型 直接约束法 接触分析 摩擦损失 数值模拟

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