接触问题中的边界元法及其最优罚因子

分离解法在种类上类似于柔度法,但在接触区附近考虑面力对位移的影响。对每个外载荷的增量迭加进行分析,适合那些面力变化的方程,用面力来区分接触状态。在判别接触状态时罚因子w的选择很重要,选取的好可得到快速的收敛解,否则得不到收敛解,对接触问题中的分离解法人出了最优罚因子w,并通过实验验证了方法的正确性。     

用边界元法解决常见体力的多体弹性接触问题

本文对常见体力的多体弹性接触问题，运用边界元法得到了其仅限于可能接触区的接触系统方程，给出了求解方案。     

基于边界积分方程求解二维移动滚动接触问题

工程机械中,由于接触体之间的相对运动造成的损伤或疲劳一直是研究的重点。然而相对运动中,接触相对位置不断变化。为保证接触区应力精确模拟,需对所有可能接触区网格进行加密。为避免这一问题,采用网格更新法,保证仅当前时刻可能接触区网格需加密,并保证接触区节点一一对应。同时采用旋转坐标系法,推导出边界积分方程移动滚动前后时刻的等价性,避免积分重复计算。基于上述方法,提出二维移动滚动接触问题解方法并利用数值算例证明本文方法的有效性。     

三维弹性摩擦接触分析的边界元柔度矩阵法

将边界元柔度矩阵法用于求解摩擦接触问题,论述了求解方法和收敛判定准则,并开发了计算程序·该方法集中了边界元法和柔度矩阵法的优越性,建模简便、求解精度高、迭代求解过程简捷、速度快·算例分析结果表明:摩擦系数对接触区大小及粘着、滑动区域分布和切向力的影响大于对法向力的影响;考虑摩擦影响时,法向力略大于忽略摩擦影响的法向力,接触区略小于忽略摩擦的接触区;摩擦系数增加时,接触区减小,粘着区相对扩大,滑动量减小,切向力和法向力增加     

弹性问题的自适应数值解析研究

传统思维中，用边界元法求解弹性问题时根据不同的精度要求需反复划分单元网格并分析计算结果。针对以上过程存在的弊端，本文提出一种H-R自适应单元网格划分方法，在程序中自动生成新的自适应数据文件，这就节省了大量的前处理和后处理工作；另外，自适应过程的判别采用了一种新的自适应误差分析方法，即以连续误差分析作为局部误差分析和以迭代误差分析作为整体误差分析相结合的误差分析方法，从而大大提高了边界元解的计算精度。     

解三维无摩擦线弹性接触问题的边界单元法

本文论述了边界单元法在三维无摩擦线弹性接触问题中的应用,提出了分析方法,并给出了全部计算公式。在计算中,将迭代过程疑聚于可能接触边界上,使迭代过程简便、迅速、可靠。最后算例表明,边界单元法解弹性接触问题具有节点总数少,准备数据简单,计算速度快等优点。     

三维接触边界元法的一种误差直接估计

将作者所在研究组提出的二维弹性力学问题边界元解误差的直接估计推广到三维问题,给出了确定与域内解连续的边界位移的一种精确有效的方法。在此基础上提出将接触体接触单元间与域内解连续的边界位移之差的某种度量作为三维弹性接触问题边界元法的一种误差直接估计,并且提出了三维弹性接触问题的一种自适应边界元法计算方案。这种方案为确定没有解析解可作比较的复杂接触问题的边界元解精度提供了可能。文中对于三维弹性接触问题,给出了一个计算误差直接估计及自适应边界元法的算例。     

快速多极边界元法在薄板结构中的应用

基于Taylor级数多极展开研究了边界元快速多极算法(FM—BEM)，并将它应用于薄板结构。算例分析表明FM—BEM的计算时间和存储空间明显少于常规边界元迭代解法。随着问题规模的增大，这种优势将更加突出。     

三维弹性接触分析的边界元柔度矩阵法及其应用

将边界元法与柔度矩阵法相结合,开发了三维弹性接触分析程序,充分发挥了边界元法处理数据少,建立模型简便,求解精度高和柔度矩阵法占内存少,迭代求解速度快的优越性,利用该程序成功地求妥了等基圆曲线齿锥齿轮的瞬时接触区和接触区应力分布。     

弹性力学的插值型边界无单元法

我们讨论了移动最小二乘插值法, 对Lancaster推导的公式进行了改进. 在边界无单元法的基础上, 将边界积分方程方法和本文改进的移动最小二乘插值法结合, 提出了弹性力学的插值型边界无单元法, 推导了相应的公式. 本文改进的移动最小二乘插值法中的形函数具有Kronecker函数的性质, 所以我们提出的插值型边界无单元法可以很容易地直接施加本质边界条件. 我们提出的插值型边界无单元法以节点的真实变量作为未知函数, 是无网格边界积分方程方法的直接解法, 具有较高的精度. 最后给出了数值算例说明了本文方法的有效性.     

线接触弹流润滑问题的贴体坐标变换和交错网格解法

通过贴体坐标变换把带这界的线接触弹流润滑问题化为定边界问题。在分析了目前常用解法的二阶格式失隐的原因后，提出了一种交错网格二阶格式。算例表明，本二阶格式不令比一阶格式的精度有显著提高，而且具有良好的数值稳定性。     

三维弹性接触问题边界元法的一种误差直接估计

将作者研究组关于二维边界元法误差直接估计的早期工作推广到三维弹性接触问题，提出了当域内点趋于边界时计算内点位移的极限的算法，并把接触面两边物体相应点的位移极限值之差的某种度量作为三维弹性接触问题边界元法误差的一种直接估计。给出的三维弹性接触问题的算例证明了这种直接估计和相应的自适应计算方案的有效性。     

接触问题边界变分不等式解的存在唯一性

以Signorini接触问题为背景，讨论了变分不等式与边值问题的等价性，利用Green公式，基本解和基本解法向导数的性质，将二维区域上的边值问题化为等价的边界变分不等式，并证明了边界变分不等式解的存在唯一性。     

Analysis of 3-D Frictional Contact Mechanics Problems by a Boundary Element Method ＊

The development of two boundary element algorithms for solving 3-D, frictional, and linear elastostatic contact problems is reported in this paper. The algorithms employ nonconforming discretizations for solving 3-D boundary element models, which provide much needed flexibility in the boundary element modeling for 3-D contact problems. These algorithms are implemented in a new 3-D boundary element code and verified using several examples. For the numerical examples studied, the results using the new boundary element algorithms match very well with the results using a commercial finite element code, and clearly demonstrate the feasibility of the new boundary element approach for 3-D contact analysis     

用边界单元法解线弹性接触问题

本文以边界单元法求解二维无摩擦弹性接触问题,分析不同接触情况中边界上满足平衡与协调的条件后,提出了可能接触与已接触两种状态的边界条件,然后应用弹性力学边界积分方程并将边界离散为若干直线段集合使之变为代数方程以求其数值解,将判定边界间是否嵌入和受拉的条件仅限于可能接触的边界,因而简化了迭代计算,最后所得解包括全部边界上的面力与位移,以及接触压力的分布,通过二算例表明,此法比有限单元法节点总数少、数据准备简单、计算速度快且精度更高。     

Contact position controlling for two-dimensional motion bodies by the boundary element method

An algorithm is presented for controlling two-dimensional motion contact bodies with conforming discretization. Since a kind of special boundary element is utilized in the algorithm, the displacement compatibility and traction equilibrium conditions at nodes can be satisfied simultaneously in arbitrary locations of the contact interface. In addition, a method is also proposed in which the contact boundary location can be moved flexibly on the possible contact boundary. This method is effective to deal with moving and rolling contact problems on a possible larger moving or rolling contact region. Numerical examples show effectiveness of the presented scheme.     

Signorini接触问题的边界元方法及收敛性分析

以Signorini接触问题为例，讨论了接触问题边界变分不等式的边界元方法，得到了离散边界变分不等式近似解的存在唯一性定理，给出了近似解与精确解的误差估计表达式。     

Multipole BEM for 3-D Elasto-Plastic Contact with Friction

The analysis of 3-D elasto-plastic contact with friction is a highly nonlinear problem. The elements in the contact and plastic zones should be refined to obtain accurate information about the real size,displacement, and traction in the contact zone. However, the increase in the number of degrees of freedom is limited when traditional boundary element method (BEM) is used with the larger memory size and long CPU time required for the solution procedure. This paper describes the additional mathematical friction model to the 3-D elastic multipole BEM to develop a 3-D elasto-plastic contact multipole BEM. Numerical tests show that with this new method, the needed computer memory size is only 2% of the traditional BEM model with friction, which erases large-scale computing with refined meshes and improves the computational accuracy.