含非对称摩擦平面运动刚体动力学LCP方法 被引量：2

1

作者 王晓军 王琪 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2023-2028,共6页

基于接触力学理论和线性互补问题(LCP)的算法,给出了一种含接触、碰撞以及对称和非对称Coulomb干摩擦的平面运动刚体动力学的建模与数值计算方法.将研究对象视为刚体,考虑物体接触点的局部变形,将物体间的法向接触力表示成嵌入量与嵌入... 基于接触力学理论和线性互补问题(LCP)的算法,给出了一种含接触、碰撞以及对称和非对称Coulomb干摩擦的平面运动刚体动力学的建模与数值计算方法.将研究对象视为刚体,考虑物体接触点的局部变形,将物体间的法向接触力表示成嵌入量与嵌入速度的非线性函数;物体间的摩擦定律采用对称或非对称Coulomb干摩擦模型.首先,为了用数值方法确定粘滞与滑移(stick-slip)运动状态的切换,本文利用摩擦余量、接触点的正向和负向相对加速度等概念,给出了该摩擦定律的互补条件和互补关系式.然后,利用事件驱动法,将由于摩擦引起的stick-slip运动状态切换的判断及粘滞(stick)状态下接触点静摩擦力的计算问题转化成线性互补问题的求解.最后,通过数值算例分析了含对称与非对称Coulomb干摩擦平面运动刚体的动力学特性,并说明了该算法的有效性. 展开更多

关键词 非对称 Coulomb干摩擦 接触力 线性互补问题(lcp) 非光滑

在线阅读 下载PDF 职称材料

求解摩擦接触问题的一个非内点光滑化算法 被引量：17

2

作者 张洪武 何素艳 李兴斯 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期42-52,共11页

给出了一个求解三维弹性有摩擦接触问题的新算法,即基于NCP函数的非内点光滑化算法。首先通过参变量变分原理和参数二次规划法,将三维弹性有摩擦接触问题的分析归结为线性互补问题的求解;然后利用NCP函数,将互补问题的求解转换为非光滑... 给出了一个求解三维弹性有摩擦接触问题的新算法,即基于NCP函数的非内点光滑化算法。首先通过参变量变分原理和参数二次规划法,将三维弹性有摩擦接触问题的分析归结为线性互补问题的求解;然后利用NCP函数,将互补问题的求解转换为非光滑方程组的求解;再用凝聚函数对其进行光滑化,最后用NEWTON法解所得到的光滑非线性方程组。方法具有易于理解及实现方便等特点。通过线性互补问题的数值算例及接触问题实例证实了该算法的可靠性与有效性。 展开更多

关键词 三维摩擦接触 参数二次规划法 线性互补问题 NCP函数 凝聚函数 非内点光滑化算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

含摩擦滑移铰平面多刚体系统动力学的数值算法 被引量：16

3

作者 王晓军 吕敬 王琪 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期209-217,共9页

基于LuGre摩擦模型和线性互补问题(LCP)的数值算法,给出了具有双边约束含摩擦滑移铰平面多体系统动力学的数值算法.首先,根据滑移铰的特点,当间隙充分小时,将其视为双边约束,给出了滑移铰中滑道作用于滑块上的法向接触力的互补关系;LuGr... 基于LuGre摩擦模型和线性互补问题(LCP)的数值算法,给出了具有双边约束含摩擦滑移铰平面多体系统动力学的数值算法.首先,根据滑移铰的特点,当间隙充分小时,将其视为双边约束,给出了滑移铰中滑道作用于滑块上的法向接触力的互补关系;LuGre摩擦模型能有效地描述机械系统中的黏滞与滑移运动,将该模型用于描述滑块与滑道间的摩擦力.其次,结合Baumgarte约束稳定化方法,应用第一类Lagrange方程,建立了该多体系统的动力学方程,给出了Lagrange乘子与滑移铰中作用于滑块上的法向接触力的关系式.然后,将滑块与滑道间多种接触状态的判断以及作用于滑块上的法向接触力的计算转换为线性互补问题的求解,并用常微分方程的数值算法求解该多体系统的动力学方程.最后,通过数值仿真算例揭示了滑移铰中滑块的黏滞与滑移现象,以及滑块在滑道内的多种接触状态;另外,在文中分别采用Coulomb干摩擦模型和LuGre摩擦模型,对算例中的某些工况进行了数值仿真,并且分别用本文方法得到的数值仿真结果与已有方法得到的数值仿真结果对比,表明了本文给出的方法的有效性. 展开更多

关键词 LuGre摩擦模型 滑移铰 多体系统 线性互补问题 数值算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

含摩擦与碰撞平面多刚体系统动力学线性互补算法 被引量：9

4

作者 王晓军 王琪 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期814-821,共8页

基于接触力学理论和线性互补问题的算法,给出了一种含接触、碰撞以及库伦干摩擦,同时具有理想定常约束(铰链约束)和非定常约束(驱动约束)的平面多刚体系统动力学的建模与数值计算方法.将系统中的每个物体视为刚体,但考虑物体接触点的局... 基于接触力学理论和线性互补问题的算法,给出了一种含接触、碰撞以及库伦干摩擦,同时具有理想定常约束(铰链约束)和非定常约束(驱动约束)的平面多刚体系统动力学的建模与数值计算方法.将系统中的每个物体视为刚体,但考虑物体接触点的局部变形,将物体间的法向接触力表示成嵌入量与嵌入速度的非线性函数,其切向摩擦力采用库伦干摩擦模型.利用摩擦余量和接触点的切向加速度等概念,给出了摩擦定律的互补关系式;并利用事件驱动法,将接触点的黏滞-滑移状态切换的判断及黏滞状态下摩擦力的计算问题转化成线性互补问题的求解.利用第一类拉格朗日方程和鲍姆加藤约束稳定化方法建立了系统的动力学方程,由此可降低约束的漂移,并可求解该系统的运动、法向接触力和切向摩擦力,还可以求解理想铰链约束力和驱动约束力.最后以一个类似夯机的平面多刚体系统为例,分析了其动力学特性,并说明了相关算法的有效性. 展开更多

关键词 多体系统 库伦干摩擦 接触力 线性互补问题 非光滑

在线阅读 下载PDF 职称材料

浮放物体平面多刚体动力学建模与算法研究 被引量：13

5

作者 张润森 王琪 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1370-1379,共10页

采用非光滑多体系统动力学的方法研究浮放物体与基础平台组成的多体系统,建立其非光滑接触的动力学方程与数值算法.浮放物体由主体部分和支撑腿组成,其间通过含黏弹性阻力偶的转动铰连接.支撑腿与基础平台间的接触力简化为接触点的法向... 采用非光滑多体系统动力学的方法研究浮放物体与基础平台组成的多体系统,建立其非光滑接触的动力学方程与数值算法.浮放物体由主体部分和支撑腿组成,其间通过含黏弹性阻力偶的转动铰连接.支撑腿与基础平台间的接触力简化为接触点的法向接触力和摩擦力,采用扩展的赫兹接触力模型描述接触点的法向接触力,采用库伦干摩擦模型描述其摩擦力.采用笛卡尔坐标系下的位形坐标作为系统的广义坐标.首先,将基础平台运动看作非定常约束,用第一类拉格朗日方程建立系统的动力学方程,并采用鲍姆加藤约束稳定化的方法解决违约问题.随后给出基于事件驱动法和线性互补方法的数值算法.当相对切向速度为零时,构造静滑动摩擦力的正负余量和正、负向加速度的互补关系,从而将接触点黏滞-滑移切换的判断以及静滑动摩擦力的计算转化为线性互补问题进行求解,并采用Lemke算法求解线性互补问题.最后,通过数值仿真选择合适的步长;通过仿真结果说明浮放物体运动中存在的黏滞-滑移切换现象以及基础平台运动、质心位置对浮放物体运动的影响. 展开更多

关键词 浮放物体 非光滑 库伦干摩擦 线性互补 接触力

在线阅读 下载PDF 职称材料

摩擦接触问题的数学规划解法 被引量：2

6

作者 李录贤 沈亚鹏 叶天麒 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第2期49-55,共7页

采用Ｋｌａｒｂｒｉｎｇ等［１］提出的广义摩擦定律，将摩擦接触问题化成一涉及导数的（混合型）参数线性互补问题，并根据Ｋａｎｅｋｏ［２］方法推广得到求解这类问题的算法。典型例题的计算说明该法简单可行。

关键词 摩擦接触 线性互补问题 数学规划

在线阅读 下载PDF 职称材料

模拟摩擦接触问题的新型无网格数值方法 被引量：3

7

作者 马文涛 师俊平 李宁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期3145-3150,共6页

针对摩擦接触问题,给出一种新型的无网格数值方法。该方法基于单位分解思想,在标准无网格Galerkin法的位移模式中嵌入不连续函数和裂尖奇异函数,分别反映接触面的不连续性和接触面端点的奇异性;结合接触摩擦定律,继而构造出求解摩擦接... 针对摩擦接触问题,给出一种新型的无网格数值方法。该方法基于单位分解思想,在标准无网格Galerkin法的位移模式中嵌入不连续函数和裂尖奇异函数,分别反映接触面的不连续性和接触面端点的奇异性;结合接触摩擦定律,继而构造出求解摩擦接触问题的无网格线性互补模型。在该方法中,接触面方程使用接触点对离散,全局离散系统方程则转化为标准的线性互补问题,可以很方便地使用Lemke算法求解。算例分析证明,本文方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 无网格法 不连续位移 摩擦接触 线性互补

在线阅读 下载PDF 职称材料

三维受限刚体的摩擦接触分析 被引量：1

8

作者 徐从启 戴一帆 +1 位作者 解旭辉 李圣怡 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1078-1084,共7页

首先建立了摩擦接触约束条件下三维刚体的动力学模型,利用线性互补问题(LCP)理论对其进行了降阶处理,讨论了其解的存在性和唯一性问题,然后利用Kelvin接触模型和奇异摄动理论揭示了受限刚体降阶模型接触力稳定性的附加条件,最后以单接... 首先建立了摩擦接触约束条件下三维刚体的动力学模型,利用线性互补问题(LCP)理论对其进行了降阶处理,讨论了其解的存在性和唯一性问题,然后利用Kelvin接触模型和奇异摄动理论揭示了受限刚体降阶模型接触力稳定性的附加条件,最后以单接触细长杆为例,分别从滑动接触和滚动接触两种情况讨论了运动的稳定性,验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 受限刚体 线性互补问题(lcp) 奇异摄动 摩擦接触

在线阅读 下载PDF 职称材料

解三维摩擦接触问题的一个二阶锥线性互补法 被引量：2

9

作者 李建宇 潘少华 张洪武 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期869-877,共9页

针对三维摩擦接触问题的求解,给出了一种基于参变量变分原理的二阶锥线性互补法。首先,基于三维Coulomb摩擦锥在数学表述上属于二阶锥的事实,利用二阶锥规划对偶理论,建立了三维Coulomb摩擦接触条件的参变量二阶锥线性互补模型,它是二维... 针对三维摩擦接触问题的求解,给出了一种基于参变量变分原理的二阶锥线性互补法。首先,基于三维Coulomb摩擦锥在数学表述上属于二阶锥的事实,利用二阶锥规划对偶理论,建立了三维Coulomb摩擦接触条件的参变量二阶锥线性互补模型,它是二维Coulomb摩擦接触条件参变量线性互补模型在三维情形下的自然推广;随后,利用参变量变分原理与有限元方法,建立了求解三维摩擦接触问题的二阶锥线性互补法。较之于将三维Coulomb摩擦锥进行显式线性化的线性互补法,该方法无需对三维Coulomb摩擦锥进行线性化,因而在保证精度的前提下所解问题的规模要小很多。最后通过算例展示了该方法的特点。 展开更多

关键词 三维摩擦接触问题 Coulomb摩擦锥 二阶锥 线性互补模型 参变量变分原理

在线阅读 下载PDF 职称材料

含滚阻摩擦平面多体系统的建模和数值方法 被引量：2

10

作者 曹洁 吕敬 王琪 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期410-415,共6页

针对含滚阻和摩擦的平面多体系统,给出了通用的力学模型,利用第一类Lagrange方程建立了系统的动力学方程,为便于约束力的计算,利用局部方法列写约束方程,并以矩阵形式给出了该系统滚阻力偶和摩擦力的广义力.该系统动力学方程是非光滑的... 针对含滚阻和摩擦的平面多体系统,给出了通用的力学模型,利用第一类Lagrange方程建立了系统的动力学方程,为便于约束力的计算,利用局部方法列写约束方程,并以矩阵形式给出了该系统滚阻力偶和摩擦力的广义力.该系统动力学方程是非光滑的,通过建立滚阻定律的互补条件以及光滑铰链约束力的互补条件,给出了具有约束稳定化的基于事件驱动法的数值算法,将非光滑约束力、铰链约束力的求解以及滚轮滑动与粘滞的判断问题统一转化为一个线性互补问题进行求解.对两个算例进行了数值仿真,算例数值结果表明了该方法的可行性和有效性. 展开更多

关键词 多体系统 滚动摩阻 库伦摩擦 线性互补问题

在线阅读 下载PDF 职称材料

非理想多刚体系统动力学与线性互补性问题 被引量：1

11

作者 姚文莉 边力 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2007年第1期89-90,共2页

通过结合线性\非线性的互补条件(LCP\NCP)来描述多体系统动力学的非光滑特性具有独到的优点。对于单边约束的多体系统,可以根据其单边特性,将该系统描述为微分代数方程组(DAE)与互补条件(CP)结合的混合框架,但用该方法处理含摩擦的双面... 通过结合线性\非线性的互补条件(LCP\NCP)来描述多体系统动力学的非光滑特性具有独到的优点。对于单边约束的多体系统,可以根据其单边特性,将该系统描述为微分代数方程组(DAE)与互补条件(CP)结合的混合框架,但用该方法处理含摩擦的双面约束系统时,双面约束的CP表示方法是个难点。本文通过引入新的参数,将含摩擦的双面约束系统同LCP问题联系起来研究,同时讨论了该系统中可能产生的奇异性问题。 展开更多

关键词 摩擦 双面约束系统 线性/非线性互补性条件

在线阅读 下载PDF 职称材料

任意多孔多裂纹板的裂纹闭合接触分析

12

作者 郭树祥 许希武 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期496-504,共9页

基于摩擦接触问题的数学规划解法,采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法,建立了含多椭圆孔及裂纹群有限大各向异性板,在任意载荷作用下裂纹闭合或局部闭合问题的有效分析方法．通过在可能闭合的裂纹边界引入互补变量函数并将其展成Fo... 基于摩擦接触问题的数学规划解法,采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法,建立了含多椭圆孔及裂纹群有限大各向异性板,在任意载荷作用下裂纹闭合或局部闭合问题的有效分析方法．通过在可能闭合的裂纹边界引入互补变量函数并将其展成Fourier级数形式,以Faber级数为工具,应用保角映射技术和最小二乘边界配点法,导出无卸载情况下裂纹面摩擦接触的线性互补模型,并通过算例验证了方法的有效性．数值结果表明,由于采用级数解描述板应力场和位移场,该方法具有较高的计算精度和效率,便于研究裂纹闭合对应力强度因子等断裂参数的影响． 展开更多

关键词 裂纹群 摩擦接触 线性互补问题 应力强度因子 复势方法 Faber级数

在线阅读 下载PDF 职称材料

接触问题的互补变分原理及非线性互补模型 被引量：22

13

作者 陈万吉 陈国庆 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1996年第2期138-146,共9页

给出了接触问题的互补虚功原理,互补能量原理及变分不等式等变分提法,并讨论了三类提法的关系。其此建立了有限维非线性互补模型并给出解的存在唯一性定理。文中还阐明了有,无摩擦接触问题之间以及二维和三维有摩擦接触问题之间的本质... 给出了接触问题的互补虚功原理,互补能量原理及变分不等式等变分提法,并讨论了三类提法的关系。其此建立了有限维非线性互补模型并给出解的存在唯一性定理。文中还阐明了有,无摩擦接触问题之间以及二维和三维有摩擦接触问题之间的本质区别。 展开更多

关键词 有摩擦 接触问题 非线性互补问题 虚功原理

全文增补中

基于线性互补的非连续变形分析 被引量：6

14

作者 李小凯 郑宏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1787-1794,共8页

非连续变形分析(DDA)方法是一种新的用来分析块体系统运动和变形的非连续介质数值计算方法。研究的核心工作是致力于对现有DDA接触问题处理方法的改进。DDA主要采用罚函数法和Lagrange乘子法处理接触问题,合理设定罚参数很困难,此外,因... 非连续变形分析(DDA)方法是一种新的用来分析块体系统运动和变形的非连续介质数值计算方法。研究的核心工作是致力于对现有DDA接触问题处理方法的改进。DDA主要采用罚函数法和Lagrange乘子法处理接触问题,合理设定罚参数很困难,此外,因开闭迭代而引起的刚度矩阵的不连续变化也会导致收敛方面的困难。为避免引入罚参数及传统意义上的开闭迭代,用混合线性互补模型(LCDDA)对DDA方法进行了重新描述。在此基础上,综合基于非光滑分析的Newton法的局部平方收敛和最速下降法的全局线性收敛的优势,提出求解LCDDA模型的有效算法。根据上述思想及理论研究成果编制了完整的计算程序,算例计算结果证明了方法的精度及可行性。 展开更多

关键词 非连续变形分析 接触问题 线性互补理论 半光滑函数

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于线性互补问题的多体系统接触/碰撞动力学研究 被引量：2

15

作者 张欣刚 齐朝晖 +2 位作者 王刚 国树东 吴志刚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期276-282,共7页

多体系统往往包含大量的接触/碰撞行为,这些非光滑事件的存在造成了动力学方程的不连续或分段连续,给数值求解带来了很大的困难。为综合考虑平顺接触与碰撞,采用基于线性互补问题的非光滑动力学方法,首先在当前时刻为起点的短时间内对... 多体系统往往包含大量的接触/碰撞行为,这些非光滑事件的存在造成了动力学方程的不连续或分段连续,给数值求解带来了很大的困难。为综合考虑平顺接触与碰撞,采用基于线性互补问题的非光滑动力学方法,首先在当前时刻为起点的短时间内对对缝隙函数进行均匀化,然后与法向接触力建立标准线性互补方程,最后将线性互补方程改造为一组非线性代数方程,通过非线性迭代可直接求解接触力。算例结果表明,采用该方法不需在接触状态发生改变时切换模型,且严格满足互补关系,保证了接触力的非负性。研究成果可成为求解多柔体系统接触/碰撞问题的新途径。 展开更多

关键词 多柔体系统 接触/碰撞 线性互补问题 单面约束

在线阅读 下载PDF 职称材料

三维摩擦接触问题的增量线性互补方法 被引量：2

16

作者 孙林松 王德信 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期383-387,共5页

借助罚因子建立了三维摩擦接触本构模型,接触条件被表示为类似于非关联流动的弹塑性本构关系的形式。采用增量描述,对Coulomb摩擦定律采用Taylor展开作线性近似,导出了接触问题的互补虚功方程,然后基于有限元离散建立了三维摩擦接触问... 借助罚因子建立了三维摩擦接触本构模型,接触条件被表示为类似于非关联流动的弹塑性本构关系的形式。采用增量描述,对Coulomb摩擦定律采用Taylor展开作线性近似,导出了接触问题的互补虚功方程,然后基于有限元离散建立了三维摩擦接触问题的增量线性互补方法。数值算例表明了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 接触 摩擦 三维 线性互补 虚功方程

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于虚功原理的弹性接触问题的线性互补方法 被引量：16

17

作者 朱昌铭 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第2期189-197,共9页

在将接触条件表为具有惩罚因子的线性互补形式后，本文详细推导了适用于弹性接触问题的虚功方程，在此基础上，结合有限元离散技术，简捷地导出了一种求解有摩擦弹性接触问题的线性互补方法；这种方法不必迭代，在无卸载时，只要一个增... 在将接触条件表为具有惩罚因子的线性互补形式后，本文详细推导了适用于弹性接触问题的虚功方程，在此基础上，结合有限元离散技术，简捷地导出了一种求解有摩擦弹性接触问题的线性互补方法；这种方法不必迭代，在无卸载时，只要一个增量步即可求得解答，计算效率较高，文末通过实例，说明了方法的正确性及有效性。 展开更多

关键词 摩擦接触 线性互补 有限元 弹性力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

BAT子弹药折叠翼展开冲击非光滑模型的隐式积分算法

18

作者 张洪铭 顾晓辉 孙丽 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第17期1-8,17,共9页

非光滑动力学模型能有效处理多体系统内的单边约束,是弹性接触/碰撞分析的主要研究方法,但其复杂的数学形式难以进行工程应用。为了降低非光滑模型的应用难度并提高模型计算精度,以反坦克(brainpower anti-tank,BAT)子弹药折叠翼的展开... 非光滑动力学模型能有效处理多体系统内的单边约束,是弹性接触/碰撞分析的主要研究方法,但其复杂的数学形式难以进行工程应用。为了降低非光滑模型的应用难度并提高模型计算精度,以反坦克(brainpower anti-tank,BAT)子弹药折叠翼的展开冲击过程为研究对象,建立了速度-冲量形式的完备非光滑动力学方程组,并基于互补接触定律,推导了方程组较为简洁的线型互补形式;提出了一种新型隐式积分算法,用于提高碰撞力的计算精度和效率。通过构造下一时刻的近似速度,由该近似速度和当前速度来加权构造下一时刻的位移,并更新下一时刻各状态量。工程算例中,对包含碰撞冲击的BAT子弹药折叠翼展开过程进行计算,将提出的隐式积分算法与已有算法进行对比分析,结果表明,相较于Moreau中点算法,隐式积分算法对碰撞力的计算精度更高,基于所提隐式积分算法的非光滑动力学模型能够严格遵从单边约束,计算的相对误差在10^(-8)量级,能够为小载荷、高精度的多体碰撞系统提供更为准确的数值计算方法。 展开更多

关键词 非光滑动力学 线性互补问题(lcp) 多体动力学 折叠翼 碰撞冲击

在线阅读 下载PDF 职称材料