接触问题的三角形载荷离散FFT加速算法

接触问题控制方程的有效求解,往往涉及到复杂的数学理论知识,而在实际工程应用中,接触应力分布又具有高度随机性。为高效快速求解任意载荷分布下固体的接触响应,基于三角形载荷离散单元,嵌入离散卷积快速傅里叶变换（DC-FFT）算法,提供了一种高精度、高可靠度的计算方法。相比于通常采用的分段均布载荷离散方法,三角形单元的解析求解略显复杂,但能更好地模拟接触载荷任意分布的特性,对于接触边缘处载荷由零递增或递减为零的情况,也可以予以充分考虑。为优化三角形载荷离散单元的求解方法,根据接触影响系数矩阵的“激励-响应”特性,推导了三角形载荷单元和均布载荷单元作用下的应力分量解析解。通过构造包含影响系数矩阵的离散卷积形式应力解,将某一目标节点在所有载荷单元作用下,重复度极高的矩阵运算叠加过程,采用DC-FFT算法来简化加速计算。通过程序编程计算,分析验证了所提出算法的精确度和高效性。     

密肋复合墙板协同工作机理

密肋复合墙板是一种有效地将力学悬殊的框格与填充砌块通过特殊构造转化为一种新型的结构受力构件.在试验的基础上,考虑材料的非线性和接触非线性,假定框格与填充砌块之间存在接触应力,从而通过设置接触单元建立密肋复合墙板的计算模型,研究框格与填充砌块的相互协调作用效应.     

基于点-点单元的预应力混凝土结构仿真分析

基于增量形式的有限元法，建立接触摩擦问题的等效单元劲度－约束矩阵和等效结点荷载向量，提出一种利用点－点接触摩擦单元来模拟预应力钢筋混凝土中钢绞线与混凝土三维非线性接触模型，该模型以结点位移和接触应力作为基本未知量，考虑固定、滑动和张开3种接触条件，可以模拟预应力筋与混凝土之间的摩擦和滑动、张开和闭合；可用标准的有限元法将单元劲度矩阵和单元荷载向量集成到总劲度矩阵和总荷载向量中，计算过程简单，结果合理。     

弧齿锥齿轮的向量式有限元静态啮合分析

针对目前向量式有限元的类型和应用范围,根据向量式有限元的基本理论推导了八节点六面体实体单元的基本理论计算式,阐述了逆向运动和单元内力的求解过程,将向量式有限元的应用范围拓展到空间和工程应用领域。对于空间实体结构的接触行为,采用主从面算法和内外算法分别进行了全局搜索和局部搜索,以实现碰撞检测,并通过罚函数法来处理接触问题。以一对弧齿锥齿轮为例,建立了向量式有限元模型,利用该模型进行了分析和计算,并将计算结果与传统有限元计算结果进行了对比,结果表明:通过向量式有限元计算得到的接触力、接触应力以及齿面印痕等与传统有限元方法计算的结果吻合程度较高,并且可以在网格单元较少的情况下得到较为精确的结果。     

边界元法在齿轮接触应力计算中的应用

用边界单元法计算了直齿圆柱齿轮的瞬时接触域及接触域上的接触应力分布规律。计算结果与赫芝解进行了比较,证明用边界单元法解决齿轮接触问题是非常有效的。     

斜齿轮三维有限元网格和接触单元的自动生成

提出了一种斜齿圆柱齿轮三维有限元网格自动生成的算法,研究了啮合齿廓面接触单元的自动生成。通过对轮齿端面的合理分割,该算法有效地避免了端面网格中出现大的钝角,改善了单元质量。可方便地调整轮齿不同部位网格密度,以适应弯曲应力和接触应力等不同的分析需要。全部算法和生成过程实现了程序化和参数化,在输入齿轮基本参数后即可生成三维有限元模型数据文件,可直接用于通用有限元软件完成斜齿轮弯曲强度或接触强度的计算。     

三维多弹性体多接触面边界单元法

推导了多弹性体多接触面无摩擦接触问题的边界单元法的计算公式和方法，并编制了相应的ＦＯＲＴＲＡＮ程序。所给出的算例说明对多体接触问题只能根据不同的对象编制不同的多体多接触面计算程序来计算，用两体接触问题的解法近似计算多体接触问题其误差甚大。     

加筋土挡墙动力特性有限元分析

采用分离式有限元模式,建立了由土体单元、接触单元、面板单元和加筋材单元组合的加筋土挡墙有限元模型,并对加筋土挡墙进行了动力有限元分析.结果表明,有限元计算值与试验值相吻合,证明该方法正确有效,由此在工程设计中可以通过针对加筋土挡墙的动力程序R-D,预测挡墙的动力反应.     

活塞机械疲劳试验的三维接触有限元仿真

针对某活塞机械疲劳试验,以某铝合金活塞为研究对象,采用有限元方法分析了在交变机械载荷作用下活塞销和活塞销座内侧之间接触状态和接触应力的变化,在此基础上确定了活塞疲劳失效的主要位置,这一数值计算结果与试验结果吻合,进而分析了接触对活塞疲劳失效的影响.     

用于接触面模拟的三维非线性接触单元

提出了一种新的模拟结构缝或接触问题的三维非线性接触单元,在本构关系上,模型同时考虑了已被大量实验证实的接触面法向和切向的非线性特性,法向采用了考虑法向变形的双曲线模型,切向采用了考虑应变化的双曲线模型,模拟了接触面的粘结、滑移和开裂等非线性现象,相对于其它接触单元,本文模型避免了Goodman单元等只考虑缝面变形及法向、切向参数取值的任意性,计算结果常使法向应力出现波动和过量嵌入等缺点,并据此编制了有限元计算程序,利用此程序分析了3个典型算例,验证了模型的合理性和程序的计算精度。     

二次等参数体元在接触问题中的应用

探讨了用二次等参数体元解算三维接触问题时的载荷移置、接触判断、结果整理等问题．给出了载荷移置矩阵及其逆矩阵——光滑矩阵．用考题验证了上述两个矩阵，并应用这两个矩阵解算了工程中的三维接触问题．     

板—土三维等厚接触单元模型及其应用

推导了板－土三维等厚接触单元的单元刚度矩阵,提出了不同开挖深度下厚度的确定方法,并以上海某深基坑开挖工程为例,分析了不同厚度的等厚单元对围护墙体水平位移的影响。结果表明,采用与开挖深度相适应的等厚单元所获得的围护墙体的水平位移与实测值吻合较好。     

大变位下多体系统摩擦接触问题线性规划求解方法

建立了多体系统中摩擦接触问题的整体控制方程，在大变位情况下将其分解成两个线性互补问题，一般通过两次线性规划求解可完成一次接触问题的求解，大大地减少了接触问题求解的迭代次数和计算量，并且可直接得到系统中接触界面上的接触应力，从而克服了对于多体系统求解接触问题需要多次迭代和难于直接得到接触应力的缺陷．数值算例表明了该方法的合理性和有效性，为大变位下多体系统中接触问题的求解提供了有效的手段．     

考虑咬合修正系数的自密实砂浆3D-DEM模型

在自密实砂浆的3D离散元模拟(discrete elementmethod,DEM)中,为了准确模拟其摩擦特性,降低单元间相互咬合引起的阻碍作用,该文采用咬合修正系数(engagingfactor,fe)对砂浆单元接触模型进行修正。计算单元接触力时,将与运动方向相反的作用力乘以fe后进行合力的计算。采用自主开发的离散元程序对剪切算例进行数值模拟,验证了fe可有效降低单元间阻碍作用,抗剪摩擦力最大可降低85%以上。对自密实砂浆的摩擦性能进行实验研究并对结果进行模拟,结果表明:通过选取合适的fe和接触参数,模拟结果与实验结果比较吻合。     

用‘罚函数’法处理三维变厚度节理元嵌入接触问题

该文应用约束变分原理的罚函数方法计入三维节理单元的嵌入接触约束条件修正 ,推导了修正的接触刚度矩阵和接触荷载向量 .并给出了增量有限元求解节理单元接触问题的程序框图 .     

无拉力Winkler地基上板弯曲问题求解的广义协调元法

为求解无拉力 Winkler地基上厚、薄板受任意荷载作用板弯曲问题 ,以广义协调理论为基础 ,从板 -地基接触系统的分区广义势能泛函出发 ,通过建立和分析板单元区、地基单元区和连接板 -地基的接触单元区的势能泛函 ,提出求解板 -地基接触问题的广义协调元法 ;并构造了两个广义协调矩形板 -地基接触单元 FZC11和 FZC12。应用单元 FZC11和 FZC12的数值计算验证了按文中方法构造单元分析无拉力 Winkler地基上板弯曲问题是有效的。     

浙江缙云骨洞坑萤石矿床成矿流体特征

浙江缙云骨洞坑大型萤石矿床位于华夏古板块北东端,紧邻钦杭结合带。矿床产出于下白垩统馆头组与燕山晚期花岗岩的接触带中,矿体严格受NW向断裂控制。在系统的地质调查基础上,对其微量和稀土元素及流体包裹体开展研究。结果表明,缙云骨洞坑萤石矿轻稀土相对弱富集,重稀土相对弱亏损,具有较强的Eu负异常以及较弱的Ce负异常,配分曲线表现出典型的“V”字特征。La/Ho-Y/Ho图解表明,不同位置萤石样品表现出重结晶方向演化的趋势。Tb/Ca-Tb/La成因图解表明骨洞坑萤石矿属于热液成因类型矿床。流体包裹体测温结果表明,成矿均一温度主要在150~190℃,盐度主要在0.3%~1.5% NaCleqv,密度平均值为0.86 g/m³,成矿流体应属于中-低温、低盐度、低密度的NaCl-H₂O体系。结合地质特征认为,缙云骨洞坑萤石矿床属中低温热液裂隙充填型矿床。     

大型双排四点接触球轴承载荷分布影响因素研究

为充分研究大型双排四点接触球轴承的载荷分布,采用超单元法模拟滚珠滚道接触,用等效梁法模拟螺栓,得到大型双排四点接触球轴承有限元简化模型,并通过与理论模型及经验公式结果对比,验证了该模型的正确性。在此基础上,利用此模型分析螺栓预紧力、安装表面平面度及变桨同步度对轴承载荷分布的影响。结果表明:随着均布螺栓预紧力的增加,轴承最大接触载荷先降低后小幅增加;非均布螺栓预紧力使轴承接触载荷波动加剧;平面度误差会造成轴承接触载荷分布不规则突变;当变桨同步度为负时,轴承的接触载荷增大。     

渐开线直齿圆柱齿轮有限元仿真分析

利用ANSYS软件对齿轮变形和齿根应力进行了有限元计算,建立了一对齿轮接触仿真分析的模型,利用ANSYS的面面接触单元进行齿轮接触仿真分析,计算了齿轮啮合中的接触应力和接触变形,说明了ANSYS在齿轮计算尤其在接触分析上的有效性,为齿轮的优化设计和可靠性设计及CAE奠定了基础.     

斜齿轮精确接触分析有限元建模方法

针对影响齿轮有限元接触分析应力计算精度的关键因素：有限元模型网格质量、接触带网格密度和齿面节点几何精度,提出一种高效的斜齿轮三维有限元精确齿面控制建模方法.优化算法求解接触线方程,规划斜齿轮节点模型潜在接触带节点分布,局部细化接触带单元,映射轮齿表层节点到设计齿面上,实现齿面精确几何建模.数值实验表明整体采用六面体单元映射网格划分结合接触带局部单元细化建模方法,能够有效地解决斜齿轮有限元接触分析计算精度与计算效率之间的矛盾.