解兆谦[1]2012年在《Cosserat材料弹塑性摩擦接触分析的有限元方法》文中进行了进一步梳理材料的微观结构(包括材料非均质性、微观几何构型等)对材料的宏观力学性能存在显著的影响。在对一些特定材料(如金属泡沫、钢架结构、颗粒材料和海绵骨等)和物理现象(如应力集中和应变局部化等)进行数值模拟时,经典连续介质力学理论在物理和数值方面都存在着一定的缺陷,主要原因是由于在控制方程中材料内尺度参数的缺失和局部数学特性的改变导致了相应的有限元数值解存在网格相关性,有时甚至无法获得正确的数值结果。为了更有效地反映材料的微结构特性,研究者提出了一些广义的连续介质模型,例如Cosserat连续介质模型。Cosserat连续介质模型的特点是包含独立的转角自由度,并在模型本构关系中引入了材料内尺度参数。从力学观点出发,许多微孔材料的内部可以看作是由微梁结构组成的。当这类材料受到外部荷载作用时,材料内部的弯曲作用是主要的变形机制,即材料点的线位移与转角同时存在。由于Cosserat连续介质模型中考虑了转角自由度和新的材料参数,因此该模型可以较为准确地模拟微孔材料的力学行为。本文基于参变量变分原理和有限元方法,发展了空间Cosserat模型弹塑性分析的参数二次规划算法,并且将该算法应用于工程中常见的应变软化／局部化问题的数值模拟；构建了Cosserat材料摩擦接触问题的参数二次规划算法,基于发展的算法研究了Cosserat材料参数对材料接触面力学特性的影响；另外还提出了非均质Cosserat材料的多尺度有限元方法,该方法与一般均匀化方法相比的优点是不需要确定非均质Cosserat材料的宏观等效材料参数。首先,本文基于参变量变分原理及其相应的参数二次规划算法,发展了空间Cosserat模型弹塑性分析的有限元模型,并且采用该模型分析了工程中常见的应变软化／局部化问题。由于Cosserat连续介质模型的本构方程包含材料内尺度参数,因此Cosserat模型可以避免经典连续介质模型在数值模拟应变软化/局部化问题时遇到的网格依赖性问题。数值结果表明发展的算法可以有效地模拟应变软化/局部化现象,并且具有很好的数值稳定性,同时数值结果具有良好的非网格依赖性。其次,本文给出了Cosserat材料弹塑性摩擦接触问题的参变量变分原理,以此为基础发展了Cosserat材料弹塑性摩擦接触问题的参数二次规划算法。采用经典塑性分析的方法统一处理了弹塑性问题和摩擦接触问题,简化了原非线性问题的求解过程,同时采用有效的矩阵运算技巧消除了在接触问题中引入的惩罚因子,保证了算法的稳定性与计算精度。数值结果表明在某些状况下Cosseart材料参数明显地影响接触面上接触力的大小和分布情况。最后,本文提出了非均质Cosserat材料的扩展多尺度有限元方法。该方法的主要特点是采用数值方法构造能够有效捕捉宏观单胞的细尺度特性的多尺度基函数。由于Cosserat模型包含转角自由度,因此基于两节点梁单元横向位移与转角之间的关系,本文构造了扩展多尺度有限元方法(EMsFEM)的指定边界条件,并以此为依据发展了相应的周期性边界条件。采用上述两种边界条件,分别构造了Cosserat材料单胞的线位移场与转角场的数值基函数,进而建立了非均质Cosserat材料宏观变形与微观应力-应变之间的关系。相对于一般均匀化方法,该算法不需要确定非均质Cosserat材料的宏观等效材料参数,并且该算法的降尺度计算十分方便。
廖爱华[2]2007年在《增压器的非线性力学分析》文中进行了进一步梳理涡轮增压器是内燃机的一个重要部件，其安全、平稳、可靠地运行是保证内燃机正常工作的重要条件。随着我国铁路向高速、重载运输方向的发展，对大功率高效节能柴油机的工作性能也提出了更高的要求。近代涡轮增压技术大大提高了柴油机的工作效率，但随着柴油机强化度的提高，要求涡轮增压器的压比进一步提高，从而导致压气机的线速度增加；在更高的离心惯性力的作用下，压气机叶轮的变形也将进一步增大。由此产生的叶轮与轴之间配合松弛，导致了涡轮增压器转子的动平衡破坏，轴承磨损加快甚至烧损。对于涡轮增压器这种高速高温精密旋转机械，一旦出现故障，特别是转子部件发生故障，将导致整个涡轮增压器在极短的时间内损坏。为了使压气机叶轮在工作转速下与转子轴配合牢固又不致使因盈量过大而产生过高的装配应力，这就要求对增压器压气机整体配合部位的宏观接触应力状态和涡轮增压器转子部分的动态特性进行研究，将有助于增压器的设计和加工工艺的改进，从而提高增压器的使用寿命和工作可靠性。本论文采用了参变量变分原理及基于此原理的有限元参数二次规划法，按三维弹性和弹塑性接触模型研究了增压器压气机中叶轮、轴套和转轴相互的力学行为，并将陀螺转子系统导入哈密顿体系，用辛子空间迭代法对增压器转子动力学进行分析。本论文的研究方法与传统的研究方法不同，从另外一个角度研究了增压器非线性力学问题，为增压器非线性力学的研究开辟了一条新路。本论文的主要研究工作如下：第一章简单介绍了增压器的发展现状，对增压器系统的建模和有限元数值模拟的研究进展等问题进行了详细的论述，并指出了增压器非线性力学研究的重要性，详细论述了接触力学和转子动力学的发展和现状。在最后的部分概述了本论文的研究内容。第二章论述了参变量变分原理及基于此原理的有限元参数二次规划法对弹塑性接触问题求解过程，阐述了子结构技术在结构分析方面的应用。第三章根据增压器压气机叶轮、轴套和轴的真实几何尺寸，建立三维轮轴弹性和弹塑性接触的有限元计算模型，并将有限元参数二次规划法及子结构技术引入到压气机三体接触问题的研究中，对增压器压气机叶轮、轴套和轴的接触状态、接触应力和接触位移进行了详细的计算，并且在装配状态和工作状态下对不同的转速、过盈值、轴套壁厚和摩擦系数下的计算结果进行了详细的讨论分析和比较，得出了大量三体间接触状态和接触应力随这些参数变化而变化的规律，并为确定合理的接触参数提供设计依据。第四章介绍了涡轮增压器叶轮超速预过载处理技术。应用有限元参数二次规划法研究了超速预过载处理后压气机叶轮的残余应力和残余应变，以及超速转速与压气机叶轮的最大残余应力和残余变形量之间的关系；分析了超速处理后的的压气机在工作状态下的叶轮、轴套与轴之间的接触应力的大小及相应分布规律，以及压气机叶轮在工作状态下的应力和位移情况。确定了压气机叶轮的最佳超速转速，分析了超速预过载技术对压气机叶轮安全裕度的影响，表明了超速工艺在压气机叶轮制造中的必要性，也为压气机叶轮的设计和加工提供了可参考的依据。第五章借鉴了对称矩阵的子空间迭代法的思想，将辛子空间迭代法应用于增压器系统，研究其高速旋转时转子系统刚度不正定问题的转子动力学计算。本论文将有限元模型与辛子空间迭代法相结合，以某增压器转子为例，充分考虑涡轮增压器的特殊性，建立了涡轮增压器转子的有限元模型，并在计算模型中综合考虑了轮盘的陀螺力矩，转动惯量、支承和轴套等因素，分别计算了增压器转子在不同支承刚度、支承的位置和轴径大小下临界转速、振型的变化趋势，详尽的分析了这些关键参数对增压器转子动力学特性的影响，进一步完善了计算转子临界转速的有限元程序。第六章总结了本论文的主要研究成果，并展望进一步的研究内容和工作。本论文的研究工作是国家自然科学基金资助项目(50679013，10225212，10421202)、长江学者和创新团队发展计划(PCSIRT)、国家基础性发展规划项目(2005CB321704)资助计划的一部分。
刘天祥[3]2002年在《二维弹塑性接触问题的无网格伽辽金—有限元耦合方法研究》文中研究说明对二维弹塑性接触问题的无网格伽辽金-有限元耦合方法进行了研究。首先，概述了已有的接触问题的解法，给出了接触问题的基本数学模型，对其中的线性规划法进行深入分析。介绍了一般弹塑性问题的解法，阐述了弹塑性接触问题的增量初应力-线性规划方法，给出了计算流程。其次，详细介绍了无网格方法的研究进展，描述了无网格法的近似方案，权函数的选择。研究了无网格法对不连续问题和边界条件的处理。再次，论述了无网格伽辽金方法的位移近似函数和权函数，给出了变分方程及离散方程，以及数值求解的实现。对无网格伽辽金-有限元耦合方法进行了详细阐述。编制了相应程序，通过算例表明了拉格朗日乘子对强制边界条件的作用及无网格伽辽金方法在权函数参数变化时的收敛特性，论证了无网格伽辽金-有限元耦合的有效性。然后，将增量初应力-线性规划方法与无网格伽辽金-有限元耦合方法结合求解弹塑性接触问题。通过编程对光滑表面圆柱体与刚性平面的弹塑性接触问题以及粗糙表面与刚性平面的弹塑性接触进行求解，在对无网格区域相关参数研究的基础上，指出了用无网格伽辽金-有限元方法求解接触问题时的合理参数范围。最后，总结全文并给出作者在研究过程中的体会。
禹昭[4]2007年在《港口起重机车轮与轨道设计计算研究》文中提出现代物流产业的快速发展,对物流机械和设备有了更高的要求。作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广,作用越来越大,对起重机的要求也越高。为适应快速增长的工业需求,起重机出现大型化和高速化的趋势。这必然使得整机重量增大,轮轨间的压力增加,对起重机轨道和车轮的强度、承载能力和使用寿命提出更高的要求。因而,有必要研究轮轨接触应力,并且在研究的基础上改进港口起重机的设计。按照目前我国起重机设计规范,车轮与滚轮的设计计算中车轮踏面疲劳计算仍沿用线接触和点接触计算两种方法,接触应力采用的由是赫兹线弹性接触理论得出公式。然而,应用赫兹接触理论有两个限制条件;·无摩擦弹性体接触;·接触区尺寸远小于接触体尺寸和曲率半径,并且在接触过程中保持不变。实际工程中的起重机轮轨接触问题,由于其巨大的自重及起重量,在很高的轮轴载荷作用下,使得车轮与轨道接触部分局部材料成为塑性,线弹性假设无法满足,车轮踏面与轨道面之间处于接触状态,由于滑动摩擦力的影响,接触状态在不断改变。因而采用赫兹理论公式进行设计计算存在不合理性。本论文的主要工作如下;1.查阅相关文献获取本课题在国内外的研究动态及发展趋势;2.建立起重机车轮与轨道的三维实体模型;3.从有限元的基本理论研究入手,结合ANSYS软件特点,通过对非线性有限元和接触问题分析的总结,实现对接触问题收敛性的控制。4.进行车轮弹性材料接触分析,并与赫兹接触理论进行比较;5.进行车轮弹性材料与弹塑性材料接触状态分析,并进行比较;6.分别对点接触和线接触状态车轮轨道进行分析,比较分析结果7.综合以上分析结果,得到不同状态下的车轮轨道系统的应力分布,并对之进行总结和研究,对现行起重机车轮轨道设计理论提出改进意见。
冯燕[5]2016年在《热弹塑性接触基础问题及其应用研究》文中提出接触问题在现代工程设计中具有重要地位,是当前应用数学与力学研究中极具挑战性的问题之一。建立粗糙表面热弹塑性接触问题的理论模型,并定量计算、分析结合部的接触力学特征,能有效指导内燃机等热力机械产品的零部件接触部位材料、结构、刚度等的匹配设计。目前,温度因素对弹塑性接触力学行为的影响仍缺乏研究,使得结合部温度变化引起的热应力对粗糙表面热弹塑性接触问题的影响仍不清楚,因此需要进一步开展热弹塑性接触相关基础问题研究。本文建立了热弹塑性接触法向分形模型,研究了结合部温差等参数对计算结果的影响规律；建立了热弹塑性接触扩展分形模型；研究了预紧力和缸盖热状态对缸盖与缸垫间接触问题的影响规律,并将计算结果与理论值做了比较和分析。具体来说,开展的研究工作与所得的重要结论包括：1、粗糙表面形貌的模拟及其表征研究。分别选用统计学和分形理论两种方法对粗糙表面形貌进行了表征,并指出、改进了前人工作的不足之处。在统计学表征时,将表面高度分别按泊松分布和高斯分布两种情况,通过设计流程和编写程序,对粗糙表面轮廓曲线做了模拟。在分形表征时,根据单自变量的W-M函数模拟了不同分形维数下的二维分形曲线,根据二自变量的W-M函数模拟了不同分形维数下各向异性三维粗糙分形表面。研究结果表明：分形模拟法是表征具有分形特征粗糙表面的一种有效方法；相比于统计学表征方法,分形表征更具有优越性。2、热弹塑性接触问题理论模型研究。基于各向异性分形几何理论的法向接触模型,将其与热弹塑性接触理论建立的粗糙表面热力学特性相结合,利用各自的优点和特点,分别建立了热弹塑性接触法向载荷与法向接触刚度分形模型,通过引入机械载荷比例系数,给出了模型的另一种表达形式,通过特例验证了模型的有效性。研究结果表明：热弹塑性接触法向分形模型是有效的；建立的不包含机械载荷比例系数的热弹塑性接触法向分形模型既适用于考虑热力学因素的情况,也适用于纯机械情况,是传统纯机械模型在基础理论和应用范围上的拓展；考虑机械载荷比例系数的热弹塑性法向接触分形模型仅适用于考虑热力学因素的情况,作为模型的另一种表达形式,提供了另一种计算和分析的方法,其形式更简洁,计算更方便。3、热弹塑性接触力学特征研究。通过数值仿真,分别研究了线膨胀系数、机械载荷比例系数、结合部温差、分形维数和分形粗糙度等参数对热弹塑性接触法向载荷与法向接触刚度的影响规律。研究结果表明：热弹塑性接触法向载荷随着线膨胀系数、机械载荷比例系数、结合部温差、分形维数和分形粗糙度的增大而增大；热弹塑性接触法向刚度随线膨胀系数、机械载荷比例系数、温差、分形维数的增大而增大,随着分形粗糙度的增大而减小；在特定情况下,接触材料线膨胀系数的影响可以忽略；结合部温差的影响不可忽视。4、模型对比分析与实例应用研究。将建立的热弹塑性接触法向分形模型与传统的纯机械模型进行了对比分析,并以内燃机中常见的铸铁、钢等材料为例,对模型的实际应用做了举例示范与说明。研究结果表明：与不考虑热力学因素的经典模型间的计算结果差距随结合部温差的增大而增大；建立的热弹塑性接触法向分形模型综合考虑了温差、线膨胀系数、机械载荷比例系数等参数的影响,从而可用于计算和分析工程实际中大量存在的结合部温度发生改变的接触情况,其结果更符合客观规律。5、热弹塑性接触扩展分形建模研究。基于热弹塑性接触法向分形模型,建立了热弹塑性接触扩展分形模型。当分形维数作为单自变量,沿一维方向分别满足常数、正比例函数、抛物线函数分布时,依次建立了计算热弹塑性接触法向载荷与法向刚度的一维模型,并研究了多自变量一维建模。当分形维数在二维区域分别为空间平面、二次锥面、椭圆抛物面时,依次建立了计算热弹塑性接触法向载荷与法向刚度的二维模型。该研究使粗糙表面热弹塑性接触问题理论模型从“点模型”扩展到“线模型”,再扩展到“面模型”,可为工程实际应用提供方法指导和理论依据。6、内燃机缸盖-缸垫-机体热弹性接触问题研究。以某四气门柴油机为研究对象,建立了缸盖-缸垫-机体-螺栓四体三维热弹性接触有限元简化计算模型,并通过原机模型计算结果进行校验。在此基础上,通过不同的螺栓预紧力和热状态下缸盖下缘受力变形的数值模拟,分别研究了预紧力和缸盖热状态对缸盖与缸垫间接触问题的影响规律。最后,应用热弹塑性接触理论模型,比较和分析了仿真值与理论值间的差异,并给出建议。研究结果表明：当预紧力为额定值时,施加爆压后,额定工况热态下缸盖底板正对缸圈处及排气门侧螺孔处的接触应力与冷态时相近,节点位移有所减小,不同热状态下螺孔处节点位移及正对缸圈处接触应力和节点位移的变化幅值均小于2%；除少数情况外,缸盖下缘各相关部位的接触应力和节点位移随预紧力增大而增大；目前在常温环境下进行的密封性试验基本上能够代表缸垫的实用状态；零部件接触表面粗糙度对法向载荷等接触状态具有影响,目前常用的光滑表面有限元建模计算所得结果与实际情况存在偏差。
梁春[6]2009年在《基于三维真实粗糙表面的弹塑性接触有限元分析》文中进行了进一步梳理摩擦磨损是能源消耗的主要原因之一,而摩擦磨损主要发生在接触区域,相互接触的滑动摩擦表面是粗糙的,并且粗糙表面之间的接触特性依赖于接触表面之间的微观弹塑性变形和摩擦热。因此有必要对真实粗糙表面的弹塑性接触问题以及接触过程中工程粗糙表面的闪温和热机械应力分析进行系统研究。本文提出基于三维数字化测量与逆向工程的真实粗糙表面建模的新方法,并采用有限元方法从数值模拟的角度进一步分析弹性阶段和弹塑性阶段各参数与接触性能之间的规律和摩擦滑动界面的传热规律。本文首先通过Wyko NT1100形貌测量仪获得三种不同粗糙度车削表面的形貌数据,利用最小二乘法对Bad点和噪声点进行去除噪声点和数据精简等预处理操作,然后通过逆向建模得到真实粗糙表面的三维实体模型,建立其有限元接触模型,为后面的有限元接触分析做好了准备。接着从数值模拟的角度分析同一粗糙度粗糙表面与不同粗糙度粗糙表面在弹性阶段和弹塑性阶段各参数与接触性能之间的规律。通过研究发现:当研究同一粗糙度的粗糙表面时,在弹性接触阶段,无量纲化接触面积和位移与无量纲化载荷之间近似成线性关系;而在弹塑性接触阶段,当弹塑性切向模量Et较大时,无量纲化接触面积和位移与无量纲化载荷之间才近似成线性关系;当研究粗糙度为R_a=0.8、R_a=1.6以及R_a=3.2的车削表面时,在相同载荷情况下,粗糙度R_a=3.2的粗糙表面的接触面积最大,粗糙度R_a=1.6的粗糙表面的Z向位移最大,粗糙度R_a=1.6的粗糙表面的接触压力最大;在弹性接触阶段,无量纲化接触面积和位移与无量纲化载荷之间不成线性关系;而在弹塑性接触阶段,当弹塑性切向模量Et=100GPa时,无量纲化接触面积和位移与无量纲化载荷之间才近似成线性关系;另外,本文还对同一粗糙表面的三种不同模型(OEPP、NPLS、NEPP)情况下的无量纲化接触压力随无量纲化载荷的变化情况进行了研究。结果表明:在相同载荷情况下,OEPP和NEPP模型的接触压力均小于NPLS模型的接触压力。在研究真实粗糙表面热力耦合问题时发现:随着滑动距离的增加,等效应力分布和温度分布都逐渐增加,而接触压力的分布出现波动主要是因为温度上升太快来不及向内部传导;不同的接触材料会得到不同的应力分布,但它们的差异并不大,当接触材料不同时,材料的弹性模量是主要影响因素;随着载荷、速度和摩擦系数的增大,等效应力和温度也都会随之增加。本研究对于工程上通过控制表面形貌来改善表面接触性质、对实际机器系统摩擦磨损的定量预测、开发高性能摩擦材料以及摩擦副初始表面的最终加工制造等都具有积极的借鉴意义。
齐效文[7]2001年在《铁路轮轨接触应力数值分析》文中提出轮轨关系是车辆、轨道系统中基本而又复杂的一个问题，轮轨接触应力的计算则是研究轮轨关系的基础，它是进一步研究车轮在轨道上的运行性能及轮轨表面损伤等问题的理论依据。因此，正确分析计算轮轨之间的接触应力对于提高铁路运输安全性与经济性都具有重要意义。 本文以大型的有限元商品软件ANSYS为分析工具，同时考虑车轮和钢轨真实的几何形状及边界条件，分析了工况参数、钢轨的材料特性和钢轨内夹杂物等对轮轨滚动接触应力场的影响。 对于工况参数，主要分析了横移量、轴重和轨底约束对轮轨滚动接触应力场的影响。通过计算，得出了不同横移量、轴重和轨底约束下，钢轨轨头内弹塑性接触应力场的变化，分析了横移量、轴重和轨底约束对钢轨轨头内弹塑性接触应力场的影响。 对于钢轨的材料特性，主要分析了弹性模量和泊松比的影响。弹性模量和泊松比对钢轨轨头内弹塑性应力场的影响主要表现在对最大剪切应力的影响，而对最大等效应力影响很小。 夹杂物对钢轨的弹塑性应力场有较大影响。计算发现，夹杂物周围的最大剪切应力是不含夹杂物时的1.2～1.7倍，这对钢轨疲劳寿命造成有害影响。 本文的工作是研究轮轨关系的基础，有助于进一步在计算机上实现轮轨滚动接触的动态模拟，进而揭示钢轨波浪形磨损的形成机理。
刘天祥[8]2006年在《宏观—微观热弹塑性粗糙表面接触问题的EFG-FE耦合方法》文中研究表明作为摩擦学研究的重要分支之一的接触力学研究是分析摩擦磨损和润滑问题的基础。本文运用近年来发展的在计算区域划分及结点排布上较为灵活的无网格方法(Meshless Methods或Meshfree Methods)，通过采用较有效的表面形貌的描述方法，研究了表面粗糙度、弹塑性变形、摩擦热和表面效应等因素影响下的宏观—微观接触机理，建立了一套较有效解决以上问题的数值计算方法。为工程机械接触力学特性的预测，指导相关产品的设计奠定了较好的基础。本文介绍了无网格伽辽金(Element-Free Galerkin，EFG)方法的具体数学描述。研究了无网格伽辽金—有限元(Element-Free Galerkin-Finite Element，EFG-FE)耦合方法的基本原理和计算流程。通过算例讨论了EFG方法中拉格朗日乘子和权函数影响域半径对计算精度的影响，并验证了EFG-FE耦合方法的有效性。运用EFG-FE耦合方法求解真实粗糙表面弹塑性接触问题。在对无网格区域相关参数研究的基础上，指出了用EFG-FE耦合方法求解接触问题时的合理参数范围。结果表明，无网格方法相比于有限元方法更能合理地反映材料在接触过程的塑性变形行为。提出了一种基于自适应粗糙表面描述的弹塑性接触模型。去除了对采用等间距结点描述的粗糙表面轮廓影响较小的结点。分析了不同阈值对自适应表面弹塑性接触力学特性的影响，在保证计算精度的同时大大节省了运算时间和计算机资源。建立了可考虑屈服应力温度相关的粗糙表面热弹塑性接触模型。研究了摩擦力和不同热输入情况下圆柱体与弹塑性平面的接触力学特性。研究表明，在考虑剪切摩擦力作用后，弹塑性接触压力分布不再关于接触区域中轴线对称而出现了“塌陷”现象。通过无网格方法解与有限元方法解比较发现不恰当的有限元网格划分会造成接触压力的数值震荡，而无网格方法可避免这一现象的发生。发现忽略温度相关效应将高估最大接触压力而低估相应外载荷下产生的接触面积。求解了考虑屈服应力温度相关的粗糙表面热弹塑性接触问题，探讨了摩擦热效应对表面温升、接触压力和接触体应力分布的影响。利用EFG-FE耦合方法研究了微观粘着接触问题，提出求解弹性粘着接触问题的数值计算模型。通过对弹性微圆柱体与半无限大刚性平面的粘着接触问题的计算论证了该方法的可行性。分析了铝、铜、铁三种材料圆柱体在不同Tabor数下的粘着接触外载荷与接触半带宽的关系、接触压力分布和应力分布等。最后，总结了全文，指出解决现代接触力学问题未来可能的发展方向和趋势。
葛建立[9]2007年在《车载炮动态非线性有限元仿真研究》文中研究表明本文应用非线性有限元理论研究车载榴弹炮发射过程中的接触/碰撞问题以及全炮非线性动力学问题,为该类武器的总体设计和结构设计提供理论依据和决策参考。探讨了大型复杂结构高精度有限元网格划分技术和车载炮模块化、参数化的有限元建模方法,将车载炮分为后坐部分、摇架部分等4个组成模块,每个模块采用Morphing网格变形技术进行参数化建模,便于修改局部结构参数,提高了建模效率。应用有限元法研究了车载炮摇架、上架和辅梁的刚强度问题,找出了结构中的薄弱环节并加以改进,修改后的方案满足设计要求。采用分段扫描映射的六面体网格划分方法建立了变截面膛线身管-弹丸耦合系统的接触/碰撞有限元模型,弹带材料采用双线性材料模型,考虑弹带的弹塑性变形。研究了膛线与弹丸的耦合作用对炮口扰动和弹丸膛内运动姿态的影响,分析了身管在自重作用下的弯曲变形对炮口扰动和弹丸起始扰动的影响。建立了驻锄、座盘与地面的接触有限元模型,土壤采用Drucker-Prager模型:应用平衡主控-从属搜索算法建立了身管与筒型摇架在不同配合间隙下的接触/碰撞有限元模型,通过分析找到一个较好的配合间隙;建立了高低机主齿轮与摇架齿弧的接触/碰撞有限元模型和回转支承上、下座圈之间的接触有限元模型。综合上述接触/碰撞模型获得了全炮非线性有限元模型,在对非线性有限元动力学数值求解方法进行分析讨论的基础上,利用并行计算的方法进行了数值仿真,研究了不同的土壤特性和回转支承的处理方式对车载炮发射过程中炮口扰动及弹丸膛内运动姿态的影响,数值仿真结果与实测数据的比较分析表明两者一致性较好。
温卫东, 高德平[10]1994年在《接触问题数值分析方法的研究现状与发展》文中研究表明接触问题涉及到应力集中、边界非线性、甚至材料或几何非线性，问题很复杂但又十分重要。随着电子计算机的发展，有限元与边界元理论与数值方法也取得了很大进展。目前，这两种方法已成为工程接触问题十分有效的研究和数值分析手段。本文综述了接触问题中的有限元法与边界元法及其工程应用方面所取得的进展，着重围绕小变形弹性接触、小变形弹塑性接触以及大变形接触等方面的内容。此外，文中还对今后研究的发展方向作了展望。二十多年来，在小变形弹性接触问题中的有限元法和边界元法发展的比较成熟，并在工程中获得广泛应用；小变形弹塑性接触问题中的有限元法发展的也比较成熟。然而，它们在如下方面还必须开展进一步的研究，例如，不同材料非线性模式的接触、不同蠕变模式的接触、大变形弹塑性接触、基于实验力学的反迭代分析、以及复杂的工程构件的接触分析等。
参考文献：
[1]. Cosserat材料弹塑性摩擦接触分析的有限元方法[D]. 解兆谦. 大连理工大学. 2012
[2]. 增压器的非线性力学分析[D]. 廖爱华. 大连理工大学. 2007
[3]. 二维弹塑性接触问题的无网格伽辽金—有限元耦合方法研究[D]. 刘天祥. 西北工业大学. 2002
[4]. 港口起重机车轮与轨道设计计算研究[D]. 禹昭. 上海海事大学. 2007
[5]. 热弹塑性接触基础问题及其应用研究[D]. 冯燕. 浙江大学. 2016
[6]. 基于三维真实粗糙表面的弹塑性接触有限元分析[D]. 梁春. 江苏大学. 2009
[7]. 铁路轮轨接触应力数值分析[D]. 齐效文. 燕山大学. 2001
[8]. 宏观—微观热弹塑性粗糙表面接触问题的EFG-FE耦合方法[D]. 刘天祥. 西北工业大学. 2006
[9]. 车载炮动态非线性有限元仿真研究[D]. 葛建立. 南京理工大学. 2007
[10]. 接触问题数值分析方法的研究现状与发展[J]. 温卫东, 高德平. 南京航空航天大学学报. 1994
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