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多体动摩擦接触非线性模型的建立和数值计算
  • 项目名称:多体动摩擦接触非线性模型的建立和数值计算
  • 项目类别:面上项目
  • 批准号:50475048
  • 申请代码:E050303
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2005-01-01-2007-12-31
  • 项目负责人:韩平畴
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:北京大学
  • 批准年度:2004
中文摘要:

课题主要研究具有结构阻尼的柔性体之间、柔性体与刚性体之间的动摩擦接触问题,建立一种新的高精度力学模型,并提出一种能解决非经典摩擦的柔性体与刚性体或柔性体与柔性体之间动接触问题的新的求解通式,把用一组非线性方程表示的动摩擦接触问题转化为能用Lemke算法求解的一系列线性问题,并省去求恢复系数的麻烦。为了证明这些模型和相关数值算法的精确性和可行性,对柔性梁与弹性基础冲击的动摩擦接触和轮胎与弹性地面的动摩擦接触相互作用进行计算和试验研究。为精确计算恶劣环境下车辆的动态响应提供理论和计算依据。

结论摘要:

在考虑库仑摩擦和结构阻尼的影响下,建立了在约束情况下多体动力响应的一般非线性方程式,其中摩擦接触条件是用一组互补方程来描述。通过适当的数学转化,使其转化为一组线性互补方程,并可用Lemke算法去求解这组互补方程。用这组方程对刚性(柔性)轮胎与Winkler基础相互作用的问题进行了分析研究。此外,为了了解汽车在土路上运行时的动力特性,研究轮胎和土壤之间的相互作用也是非常重要的一部分。我们基于描述在加载时土壤压力与沉陷关系的Bekker方程,提出了增量的Bekker模型。利用增量的Bekker模型和摩擦接触条件,推导出了一组非线性互补方程,被用来描述轮胎和土壤之间的相互作用。一些计算例题验证了已建立的理论模型的合理性和准确性。


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