一种统一的梁-梁接触方法
计算工程、金融与科学
2017-03-08 v1
摘要
现有的梁接触公式可分为两类：在梁的最近点考虑离散接触力的点接触模型，以及假设分布接触力的线接触模型。在本文中，我们将证明在小接触角范围内，线接触公式提供了精确且稳健的力学模型，但随着接触角的增大，其计算效率显著降低。另一方面，点接触公式在大接触角状态下是足够精确且非常高效的模型，但由于最近点投影不唯一，它们不适用于小接触角。为了结合这些基本公式的优势，本文开发了一种新型全角度梁接触（ABC）公式，对大接触角应用点接触公式，对小接触角应用最近开发的线接触公式，两者通过变分一致的模型过渡平滑连接。基于严格分析，本文研究了两种不同的过渡法则，提出了最优算法参数，并证明了能量与动量守恒。所有依赖于构型的量均经过一致线性化，从而可应用于隐式时间积分方案。此外，本文提出了一种允许每个时间步有大位移增量的非线性求解方案步长控制，以及一种基于动态自适应搜索段的高效两阶段接触搜索。通过一系列数值算例分析，验证了所提出的接触模型过渡在接触力分布和守恒性质方面的准确性与一致性，并量化了与标准梁接触公式相比的效率提升。
引用
@article{arxiv.1607.08853,
title = {A Unified Approach for Beam-to-Beam Contact},
author = {Christoph Meier and Wolfgang A. Wall and Alexander Popp},
journal= {arXiv preprint arXiv:1607.08853},
year = {2017}
}