基于界面元法的机械接触特性分析

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接触问题广泛存在于工程实际中,但由于机械接触问题的复杂性和位移不连续性,传统的数值方法很难对其进行模拟分析,因此提出一种新的解决机械接触问题的数值方法是很有必要的。本文提出一种基于界面元法的机械接触问题分析方法,利用界面元法对相关接触问题进行研究,并与前人研究所得到的结果进行对比,以验证界面元法在分析接触问题方面的可行性。  首先,对基于不连续介质的界面元法进行研究并编写计算程序。基于虚功原理,考虑约束条件的影响,推导出界面元离散模型支配方程;用Fortran语言编写界面元法程序,并对一个有解析解的悬臂梁进行数值分析,验证界面元法的计算精度、收敛性等问题。  其次,基于界面元法对弹性接触问题分析。对基本接触理论进行研究;用界面元法分析弹性单峰接触问题,基于Fortran语言编写计算程序,得到其数值解;用界面元法分析弹性GW多峰接触问题,编写相应的计算程序,得到其数值解;最后将数值解的结果跟相应的解析解的结果进行对比,验证界面元法在求解弹性接触问题上的适用性和正确性。  再次,基于界面元法对单峰弹塑性接触问题分析。基于材料的本构关系、屈服强度、弹塑性界面元法对弹塑性单峰接触问题进行分折,编写计算程序,得到其数值解;将数值解的结果跟解析解的结果进行对比,验证界面元法在求解弹塑性接触问题上的适用性和正确性。  最后,基于界面元法对螺栓接触问题分析。基于界面元法建立螺栓接触模型并对该模型进行分析,数值解的结果跟实测值进行对比,验证界面元法在工程实际应用中的可行性。
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