重载滑动轴承非牛顿流体的三维弹性液体动力润滑分析的加权平均法

本文采用加权平均法成功地求解了由广义Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程（幂次型）和三维弹性方程组成的非牛顿体弹流模型，该方法较好的解决了大偏心率的弹流迭代收敛困难的问题。该方法具有收敛快，对初值要求松且计算精度高等优点，是一种解决弹流问题较好的迭代模式。     

重载滑动轴承非牛顿流体的三维弹性流体动力润滑分析的加权平均法

本文采用加权平均法成功地求解了由广义Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程（幂次型）和三维弹性方程组成的非牛顿体弹流模型，该方法较好的解决了大偏心率下的弹流迭代收敛困难的问题。该方法具有收敛快，对初值要求松且计算精度高等优点，是一种解决弹流问题较好的迭代模式。     

非牛顿体通用模型线接触弹流润滑的数值分析

基于润滑剂在弹流润滑状态下表现为非牛顿体特性,根据弹流润滑理论,采用一种新的非牛顿体流变模型,建立了适用于非牛顿体的修正Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程,进行了等温弹流润滑的数值计算,并在等温解的基础地温度场分析。数值分析结果表明,由于滑滚比和模型参数对剪应力影响较大,因而在滑滚比和模型参数较大时应进行热弹流计算。通过温度场分析可证明：非牛顿体通过模型可用于等温弹流润滑和热弹流润滑计算。     

垂直上升管内油—气—水三相弹状流压力降的研究

给出一种垂直上升油－气－水三相弹状流压力降的计算模型。该模型考虑弹状流中Ｔａｙｌｏｒ气泡周围下降液膜的变化历程。通过油－气－水弹状流的实验研究发现，该模型的数值模拟结果与低压工况下的实验值符合得较好。本模型是计算垂直油－气－水三相弹状流中液相的连续相为水相时的压力降的有效方法。     

渐开线齿轮传动非牛顿润滑介质的线弹流数值分析研究

采用适合各种流变模型的广义Reynolds方程，通过数值联立求解非牛顿介质的线弹流润滑基本方程组，获得了渐开线齿轮啮合过程的油膜压力、膜厚、表面剪应力分布，并分析了啮合过程中非牛顿效应对齿轮传动最小油膜厚度的影响。在数值计算方向引入延拓方法，使表面煎应力迭代具有大范围收敛性。     

多重网格法与Newton-Raphson法耦合求线弹流数值解

利用多重网格算法,在最粗网格上,采用Newton-Raphson迭代法模式精解线接触弹流非线性方程组,充分利用了多重网格法与Newton-Raphson法各自的优点,计算实践表明,求解弹流问题的数值解过程在收敛与稳定性方面均有较大改善,且有相当宽的载荷参数适用范围。     

基于新型裂尖杂交元的压电材料断裂力学研究

提出了一种裂尖邻域杂交元模型,将其与标准杂交应力元结合来求解压电材料裂纹尖 端的奇性电弹场和断裂参数的数值解．裂纹尖端杂交元的建立步骤为：1) 利用高次内插有限元特征法求解特征问题,得到反映裂尖奇异性电弹场状况的特 征值和特征角分布函数;2) 利用广义Hellinger-Reissner变分泛函以及特征问题的解来建立裂尖邻域杂交元模型．该 方法求解电弹场时,摒弃了传统有限元方法中裂尖奇异性场需要借助解析解的做法,也避免 了单纯有限元方法中需要在裂尖端部进行高密度单元划分．采用PZT5板中心裂纹问题 作为考核例,数值结果显示了良好的精确性．作为进一步应用,求解了含中心界面裂纹 的PZT4-PZT5两相压电材料的应力强度因子和电位移强度因子．所有的算例都考虑 了3种裂纹面电边界条件．     

粘弹流体轴对称流动的格子Boltzmann方法

基于BGK碰撞模型，通过在迁移方程中引入作用力项，建立了粘弹流体的轴对称格子Boltzmann模型．通过Chapman-Enskog展开，获得了准确的柱坐标下轴对称宏观流动方程．采用双分布函数对运动方程和本构方程进行迭代求解，模拟分析了粘弹流体管道流动，获得了流场中的速度和构型张量的分布，通过与解析解进行比较，验证了模型的准确性．研究了作为粘弹流体流动基准问题的收敛流动，对涡旋位置进行了定量分析，将回转长度的计算结果与有限体积法进行了比较，两种数值结果十分吻合．研究结果表明，模型能够准确表征粘弹流体的轴对称流动，具有较广阔的应用前景．     

使用不等距多重网格技术求解线接触热弹流润滑问题

使用不等距多重网格法求解了线接触热弹流润滑问题 .结果表明 :与等距多重网格法相比 ,新解法虽不能提高数值求解的稳定性 ,却能得到更为精确的压力、膜厚及温度分布 ;计算结果表明中载下第二压力峰是光滑的     

渐开线直齿轮牛顿流体非稳态热弹流润滑分析

齿轮的非稳态弹流润滑问题由于啮合过程中滑滚比、曲率半径、卷吸速度和载荷变化范围较大,因此数值计算稳定性很差。而考虑热效应的齿轮非稳态弹流润滑问题,数值计算就更困难。本文应用多重网格技术,求得了齿轮牛顿流体润滑情况下,非稳态热弹流润滑问题的完全数值解。     

Singular perturbation analysis of dynamic fields in a thermoelastic solid with a small surface-breaking crack

An asymptotic analysis is presented for a dynamic problem of a semi-infinite isotropic thermoelastic solid with a small surface breaking crack. The exterior surface of the solid is subjected to a series of short thermal pulses. The crack surface is traction free and an ideal thermal contact is assumed across the crack. The stress intensity factor is asymptotically evaluated as a function of the crack depth and time. The effect of a boundary layer associated with the diffusive term is identified. The theoretical model is supplied with numerical simulations.     

尖端具有吸附性接触的界面裂纹对瞬态弹性波作用下的动态响应

建立并研究一类接触型界面裂纹模型对瞬态弹性波作用下的动态响应问题。文中利用积分变换和积分方程法推导了确定这类问题的奇异积分方程组。采用围道积分技术和切比雪夫多项式展开技术，得到了待定系数的非线性代数方程组。最后给出了裂纹尖端接触区大小和接触应力随时间变化的数值结果，揭示了这种接触裂纹的动力学特性及物理上的合理性。     

A finite element finite-strain formulation for modeling colliding blocks of Gent materials

The present paper is devoted to the analysis of the contact/impact problems with Coulomb friction and large deformation between two hyperelastic bodies of Gent model. The total Lagrangian formulation is adopted to describe the geometrically non-linear behavior. For the finite element implementation, the explicit expression of the incremental law of Gent model is derived. A first order algorithm is applied for the numerical integration of the time-discretized equation of motion. Efficiency and accuracy of the resulting method is illustrated on a two-dimensional static contact problem and a three-dimensional dynamic contact problem as compared with ANSYS simulations.     

考虑轮轨脱离的车桥耦合系统动力响应分析

针对密贴和弹簧连接两种轮轨关系模型,通过构造车轮与桥梁之间相对位移和相互作用力间的线性互补关系,建立了两种考虑轮轨脱离的车桥耦合系统动力学分析模型,从而将车桥耦合系统的轮轨连接问题转化为标准的线性互补问题。本文方法不需要在每一个时间步对接触状态进行判断,避免了传统算法的迭代求解过程,能够对轮轨脱离进行模拟。在数值算例中,讨论了无量纲化的车桥耦合系统质量、刚度等参数和行驶状态对系统响应动力放大系数的影响,以及速度因子和车桥质量因子对轮轨脱离的影响。数值算例证明了本文方法的正确性,且相对于传统轮轨接触模型具有更高的计算效率。     

Homogenization in non-linear dynamics due to frictional contact

This work is devoted to a study of the classical homogenization process and its influence on the behavior of a composite under non-linear dynamic loading due to contact and friction. First, the general problem of convergence of numerical models subjected to dynamic contact with friction loading is addressed. The use of a regularized friction law allows obtaining good convergence of such models. This study shows that for a dynamic contact with friction loading, the classical homogenization process, coupled with an homogenization of the frictional contact, enables replacing the entire heterogeneous model by a homogenized one. The dynamic part of the frictional contact must be homogenized by modifying the dynamic parameter of the friction law. Modification of the dynamic parameter of the friction law is function of the type and regime of instability. A calculation of a homogenized friction coefficient is presented in view to homogenizing the static part of the frictional contact when the friction coefficient is not constant over the contact surface. Finally matrix and heterogeneities stresses in the heterogeneous models are identified by using the relocalization process and a frictional contact dynamic analysis of a homogeneous model.     

多体系统碰撞动力学中接触力模型的研究进展

接触碰撞行为作为大自然与多体系统中的常见现象,其接触力模型对于多体系统的碰撞行为机理研究与性能预测至关重要.静态弹塑性接触模型与考虑能量耗散的连续接触力模型是研究接触碰撞行为的两类不同方法,在多体系统碰撞动力学中存在诸多共性与差异.本文分别从上述两类接触模型的发展历程入手,详细介绍了两类模型的区别与联系.首先,根据阻尼项分母中是否含有初始碰撞速度将连续接触力模型分为黏性接触力模型与迟滞接触力模型,讨论了能量指数与Hertz接触刚度之间的关系,阐述了现有连续接触力模型在计算弹塑性材料接触碰撞行为时存在的问题.其次,着重介绍了分段连续的准静态弹塑性接触力模型(可连续从完全弹性转换到完全塑性接触阶段),分析了利用此类弹塑性接触力模型计算碰撞行为的技术特点.同时,以恢复系数为桥梁和借助线性化的弹塑性接触刚度,避免了Hertz刚度对弹塑性接触刚度的计算误差,根据碰撞前后多体系统的能量与动能守恒推导了弹塑性接触模型等效的迟滞阻尼因子.探索了连续接触力模型与准静态弹塑性接触力模型之间的内在联系,数值计算结果定量说明了人为阻尼项代表的能量耗散与弹塑性接触力模型中加卸载路径代表的能量耗散具有等效性.另外...     

纤维增强复合材料圆柱型界面裂纹分析

以裂纹面上的位错函数为未知量将圆柱型界面裂纹问题化成一组奇异积分方程的求解问题．应用Ｍｕｓｋｈｅｌｉｓｈｖｉｌｉ的奇异积分方程理论，分析了圆柱型界面裂纹尖端应力场．针对裂纹尖端分别存在和不存在接触区两种情况，确定了裂纹尖端应力场的奇异性．利用数值方法计算了圆柱型界面裂纹尖端接触区尺寸对剪应力强度因子的影响．     

Winkler partial slip solution for harmonic oscillations in steady rolling contact problems

A Winkler model (Kalker’s simplified theory) is adopted for solving analytically partial slip rolling contact problem in the first order perturbation form of small periodic oscillations of generally both normal and tangential load about a steady state. At present, only numerical investigations exist for this problem, with various approximations to deal with the transient effects (often, simply neglected), and particularly the effect of varying normal load and hence contact area, has not been investigated in detail, despite the problem of corrugation is essentially driven by the change of normal load.The linear perturbation analysis is used to obtain closed form expressions for the receptances of the tangential load. Also, similar expressions are obtained for the energy dissipation, which is correlated with the local wear.     

层间接触对沥青路面粘弹性动力响应影响研究

为分析沥青面层材料粘弹特性及路面各层间接触条件对沥青路面动力响应的影响,基于解析的方法,开展了层间非完全连续沥青路面粘弹性动力响应的求解工作．采用修正的Burgers模型定义沥青面层材料的粘弹性本构关系,考虑沥青路面层间接触条件,在车辆荷载作用下,建立沥青路面的理论计算模型;通过Laplace-Hankel积分变换将偏微分方程组转化为常微分方程组并对问题进行求解;采用转换矩阵表征层间接触条件,求得层间非完全连续沥青路面粘弹性动力响应的解析表达式．从沥青路面实例计算结果发现：修正的Burgers模型中的瞬时弹性模量参数是对弯沉计算结果影响最大的因素之一,路表弯沉随的增大呈下降趋势,特别是当较小时,这种趋势尤为明显;沥青混合料本构模型中的粘弹性修正系数B和黏性参数是影响路面路表弯沉计算结果的另两个重要因素,并且B和对弯沉峰值出现时间的影响具有相反的趋势;层间的非完全连续条件对沥青路面动态弯沉计算结果影响较大,并以面层与基层间的非完全连续对弯沉计算结果影响最为显著．     

Contact vibration analysis of the functionally graded material coated half-space under a rigid spherical punch

This paper studies the contact vibration problem of an elastic half-space coated with functionally graded materials (FGMs) subject to a rigid spherical punch. A static force superimposing a dynamic time-harmonic force acts on the rigid spherical punch. Firstly, we give the static contact problem of FGMs by a least-square fitting approach. Next, the dynamic contact pressure is solved by employing the perturbation method. Lastly, the dynamic contact stiffness with different dynamic contact displacement conditions is derived for the FGM coated half-space. The effects of the gradient index, coating thickness, internal friction, and punch radius on the dynamic contact stiffness factor are discussed in detail.