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接触问题有限元分析方法综述 被引量：85
1
作者 孙林松 王德信 谢能刚 《水利水电科技进展》 CSCD 2001年第3期18-20,68,共4页
从直接迭代法、接触约束法和数学规划法等方面综述接触问题有限元分析的基本方法 .直接迭代法是一种“试验误差”方法 ,概念清楚 ,实施方便 ,但计算工作量较大 ,而且不能保证迭代一定收敛 .接触约束法主要利用罚函数方法或Lagrange乘子... 从直接迭代法、接触约束法和数学规划法等方面综述接触问题有限元分析的基本方法 .直接迭代法是一种“试验误差”方法 ,概念清楚 ,实施方便 ,但计算工作量较大 ,而且不能保证迭代一定收敛 .接触约束法主要利用罚函数方法或Lagrange乘子法将接触问题转化为无约束问题求解 .数学规划法利用接触问题的互补条件、非穿透条件等 ,将其归结为二次规划 (线性互补 )问题求解 ,这是一种非迭代类解法 ,收敛平稳、迅速 ,计算工作量较小 . 展开更多
关键词 接触问题 有限元 接触约束法 数字规划法
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基于离散元的玉米种子颗粒模型种间接触参数标定 被引量：141
2
作者 王云霞 梁志杰 +4 位作者 张东兴 崔涛 史嵩 李克鸿 杨丽 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第22期36-42,共7页
由于EDEM(离散元法)中建立的玉米种子颗粒模型与实际玉米种子在外形、表面粗糙度等方面存在差异,若直接将实际测量的物性参数引入EDEM中进行仿真,会出现仿真失真的情况。针对此问题,该文提出一种建立数学回归模型主动寻找目标参数的方法... 由于EDEM(离散元法)中建立的玉米种子颗粒模型与实际玉米种子在外形、表面粗糙度等方面存在差异,若直接将实际测量的物性参数引入EDEM中进行仿真,会出现仿真失真的情况。针对此问题,该文提出一种建立数学回归模型主动寻找目标参数的方法,简化标定过程,将仿真试验和真实试验相结合,对玉米种子颗粒模型的种间静摩擦系数和滚动摩擦系数两个关键参数进行标定,使其在EDEM中建立的玉米种子颗粒重新获得与真实颗粒相近的物理特性。利用两种接触材料(有机玻璃板与铝质圆筒)进行玉米种子堆积角仿真试验,建立两个自变量为种间静摩擦系数、种间滚动摩擦系数的二元回归方程。以实际测量种群堆积角作为已知目标量进行数值求解,求得EDEM中玉米种间静摩擦系数和滚动摩擦系数这两个目标参数:玉米种间静摩擦系数为0.0338,玉米种间滚动摩擦系数为0.0021。将标定的玉米种子物性参数输入EDEM中进行仿真试验,通过提取关键特征尺寸和图像边界将试验结果与实际试验结果进行对比,结果表明:关键特征尺寸数值差异在4.70%以内,标定后的玉米种子堆积角边界与实际情况更接近,提高了仿真结果的可靠性。 展开更多
关键词 模型 摩擦 标定 种间接触参数 离散元 玉米
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颗粒流动力学及其离散模型评述 被引量：89
3
作者 孙其诚 王光谦 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期87-100,共14页
颗粒流是由众多颗粒组成的具有内在相互作用的非经典介质流动.自然界常见颗粒流都是密集流,颗粒间接触形成力链,诸多力链相互交接构成支撑整个颗粒流重量和外载荷的网络,其局部构型及强度在外载荷下演化,是颗粒流摩擦特性和接触应力的来... 颗粒流是由众多颗粒组成的具有内在相互作用的非经典介质流动.自然界常见颗粒流都是密集流,颗粒间接触形成力链,诸多力链相互交接构成支撑整个颗粒流重量和外载荷的网络,其局部构型及强度在外载荷下演化,是颗粒流摩擦特性和接触应力的来源.本文介绍球形颗粒间无粘连作用时的Hertz法向接触理论和Mindlin-Deresiewicz切向接触理论.Campbell依据是否生成较为稳定的力链把颗粒流分为弹性流和惯性流两大类,其中弹性-准静态流和惯性-碰撞流分别对应准静态流和快速流,作为两种极端流动情况通常处理成连续体,分别采用摩擦塑性模型和动理论予以描述,但是表征接触力链的颗粒弹性参数并不出现这两个模型和理论框架中,如何进一步考虑颗粒弹性参数将非常困难.目前离散动力学方法逐渐成为复现其复杂颗粒流动现象、提取实验不可能获得的内部流动信息进而综合起来探索颗粒流问题的一种有效工具,其真实性强于连续介质理论的描述.软球模型对颗粒间接触力简化处理,忽略了切向接触力对法向接触力及其加载历史的依赖,带来了法向和切向刚度系数如何标度等更艰难的物理问题,但由于计算强度小而广泛应用于工程问题中.硬球模型不考虑颗粒接触变形,因而不能描述颗粒流内在接触应变等物理机理,仅适用于快速颗粒流,这不仅仅是由于两体碰撞的限制.因此基于颗粒接触力学的离散颗粒动力学模型是崭新的模型,适用于准静态流到快速流整个颗粒流态的模拟,可以细致考虑接触形变及接触力的细节,建立更为合理的颗粒流本构关系,进而有力的促进颗粒流这一非经典介质流动的研究. 展开更多
关键词 颗粒流 接触力学 力链 离散元 软球模型 硬球模型
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接触问题数值分析方法的研究现状与发展 被引量：22
4
作者 温卫东 高德平 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 1994年第5期664-675,共12页
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... 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。 展开更多
关键词 接触 有限元法 边界元法 数值分析 固体接触
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轮胎接触压力对沥青路面结构的影响 被引量：43
5
作者 谢水友 郑传超 《长安大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期12-16,共5页
轮胎与路面间接触压力具有很明显的非均布性,根据轮胎胎面花纹的类型,提出轮胎对路面作用的荷载简化模型,并利用有限元计算分析不同荷载作用下的沥青路面结构响应,并与利用多层弹性层状体系理论计算双圆均布垂直荷载作用下的沥青路面的... 轮胎与路面间接触压力具有很明显的非均布性,根据轮胎胎面花纹的类型,提出轮胎对路面作用的荷载简化模型,并利用有限元计算分析不同荷载作用下的沥青路面结构响应,并与利用多层弹性层状体系理论计算双圆均布垂直荷载作用下的沥青路面的应力及弯沉进行了对比。结果表明:轮胎与路面接触面的局部区域内,不同荷载模式的影响相当大,这对进一步解释路面面层的一些破坏现象提供了有益的参考。 展开更多
关键词 公路工程 轮胎 接触压力 沥青路面 有限元分析 双圆均布垂直荷载 应力实验 弯沉实验
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接触问题实体建模及有限元法仿真实现 被引量：33
6
作者 冯伟 周新聪 +1 位作者 严新平 汪选国 《武汉理工大学学报》 CAS CSCD 2004年第6期52-55,共4页
接触问题是摩擦学问题分析中重要的一部分 ,由于接触问题的非线性 ,使得工程分析研究较为困难。文中以球体静态接触为对象 ,建立模型并推导出赫兹接触应力、变形公式。通过利用有限元分析软件 ,采用点 -面接触分析 ,对ANSYS有限元分析... 接触问题是摩擦学问题分析中重要的一部分 ,由于接触问题的非线性 ,使得工程分析研究较为困难。文中以球体静态接触为对象 ,建立模型并推导出赫兹接触应力、变形公式。通过利用有限元分析软件 ,采用点 -面接触分析 ,对ANSYS有限元分析计算结果与推导公式计算的解进行比较 ,指出利用 ANSYS求解实体表面接触问题是准确可靠的。研究结果表明 ,采用 ANSYS有限元分析软件为分析摩擦学的表面接触问题提供了方法与途径。 展开更多
关键词 接触问题 有限元法 仿真 接触单元
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特殊螺纹接头密封结构比对分析 被引量：48
7
作者 王建东 冯耀荣 +2 位作者 林凯 秦长毅 宋延鹏 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期126-130,共5页
油套管特殊螺纹密封结构形式是影响密封性能的关键因素之一。采用有限元分析方法对比两种不同的主密封结构形式——锥面/锥面和弧面/锥面在上扣、拉伸、弯曲及内压加拉伸载荷条件下的接触压力、接触长度及沿主密封面泄漏穿透长度的变化... 油套管特殊螺纹密封结构形式是影响密封性能的关键因素之一。采用有限元分析方法对比两种不同的主密封结构形式——锥面/锥面和弧面/锥面在上扣、拉伸、弯曲及内压加拉伸载荷条件下的接触压力、接触长度及沿主密封面泄漏穿透长度的变化,得到不同型面组合的密封能力随载荷的变化规律。得出新的密封准则为:密封接触表面之间的有效接触长度大于0.5mm,接触压力最大与最小值之差是内压的5.8倍以上,在有效接触压力及长度范围内接触表面塑性应变控制在材料屈服点应变范围内,可使密封结构达到抗黏扣和消除密封间隙的目的。实物试验结果与数值模拟吻合较好,表明建立的模型正确,采用的方法合理;有限元模拟结果显示拉伸载荷对密封性能的影响显著高于弯曲载荷的。 展开更多
关键词 接触压力 接触长度 密封结构 有限元方法 实物试验
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O形圈轴对称超弹性接触问题的有限元分析 被引量：36
8
作者 廖日东 左正兴 邹文胜 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 1996年第5期30-33,共4页
本文采用罚单元接触算法,建立了O形橡胶密封圈的轴对称超弹性接触问题的非线性有限元分析模型,结合国际上通用的有限元分析系统ANSYS程序,对多种型号的O形圈进行了有限元分析,为橡胶密封件的设计计算提供了一条新途径。
关键词 O形 密封圈 橡胶 接触分析 有限元 机械密封
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轮轴过盈联接有限元分析 被引量：42
9
作者 章巧芳 贾虹 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期543-546,共4页
通过接触仿真分析,研究接触单元在轮轴过盈联接中的应用。建立国产某型号汽轮机轮毂与轴接触仿真分析的模型,用ANSYS的接触单元计算轮轴接触区附近的应力,并与传统计算方法进行比较。说明利用接触单元分析过盈联接问题的精确性、有效性... 通过接触仿真分析,研究接触单元在轮轴过盈联接中的应用。建立国产某型号汽轮机轮毂与轴接触仿真分析的模型,用ANSYS的接触单元计算轮轴接触区附近的应力,并与传统计算方法进行比较。说明利用接触单元分析过盈联接问题的精确性、有效性和可靠性,同时指出传统计算方法的局限性。 展开更多
关键词 接触单元 过盈联接 接触应力 仿真分析 有限元法
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一种接触热阻的数值计算方法 被引量：33
10
作者 沈军 马骏 刘伟强 《上海航天》 2002年第4期33-36,共4页
分别采用截锥体、圆弧形和三角形模型来模拟实际物体的接触面 ,利用DELAUNAY三角形非结构化网格离散温度场 ,并使用有限元法数值计算接触热阻。通过比较几种模型的计算结果 ,提出控制角为 30°的三角形模型有较高的精度。给出接触... 分别采用截锥体、圆弧形和三角形模型来模拟实际物体的接触面 ,利用DELAUNAY三角形非结构化网格离散温度场 ,并使用有限元法数值计算接触热阻。通过比较几种模型的计算结果 ,提出控制角为 30°的三角形模型有较高的精度。给出接触热阻的近似计算公式 ,并分析了表面粗糙度对接触热阻的影响 。 展开更多
关键词 数值计算 接触热阻 有限元法 表面粗糙度
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特殊扣套管接头的应力及密封特性分析 被引量：35
11
作者 杨智春 李斌 史交齐 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2004年第7期771-773,776,共4页
以特殊扣螺纹接头为分析对象 ,采用非线性有限元素法 ,分析了套管接头在上扣扭矩、轴向拉伸和内部压力作用下的受力特性。获得了这种特殊扣套管接头密封段、台肩面、螺纹啮合扣面以及管体的应力分布。结果表明 ,采用过盈配合来模拟上扣... 以特殊扣螺纹接头为分析对象 ,采用非线性有限元素法 ,分析了套管接头在上扣扭矩、轴向拉伸和内部压力作用下的受力特性。获得了这种特殊扣套管接头密封段、台肩面、螺纹啮合扣面以及管体的应力分布。结果表明 ,采用过盈配合来模拟上扣扭矩的方法具有较好精度。套管接头的薄弱区域在啮合螺纹承载面根部 ,该区域具有显著的应力集中。密封面接触压力随套管内部压力的增大而增大 ,轴向拉力对其影响很小 。 展开更多
关键词 特殊扣接头 接触压力 有限元
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封隔器胶筒接触应力分布有限元计算 被引量：35
12
作者 周先军 平利 季公明 《钻采工艺》 CAS 2002年第4期51-52,57,共3页
利用ANSYS软件对 3种封隔器胶筒的接触应力进行了有限元计算 ,得到了接触应力沿胶筒轴向的分布情况。比较不同结构封隔器胶筒在相同条件下的接触应力分布 ,可知新型封隔器胶筒在高压下接触应力分布更为均匀合理 ,具有较好的应用前景。
关键词 封隔器 胶筒 接触应力分布 有限元 计算
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基于接触有限元的面齿轮传动弯曲强度研究 被引量：36
13
作者 郭辉 赵宁 +1 位作者 方宗德 沈云波 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1438-1442,共5页
为了获得真实的面齿轮过渡曲面,推导了当插齿刀顶部为圆角时的过渡曲面方程.针对面齿轮齿面结构的特殊性,提出了有限元模型的"网格筛选法",纠正了单元形状的扭曲现象.以轮齿接触分析(TCA)为基础,采用三维接触有限元方法计算... 为了获得真实的面齿轮过渡曲面,推导了当插齿刀顶部为圆角时的过渡曲面方程.针对面齿轮齿面结构的特殊性,提出了有限元模型的"网格筛选法",纠正了单元形状的扭曲现象.以轮齿接触分析(TCA)为基础,采用三维接触有限元方法计算了面齿轮副的啮合过程中及其它参数变化时弯曲应力的变化.计算发现名义压力角参数和面齿轮轴向调整对弯曲强度都有重要影响. 展开更多
关键词 面齿轮 弯曲强度 曼维接触 有限元
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基于直接积分法的弓网耦合系统动态性能仿真分析 被引量：34
14
作者 周宁 张卫华 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期71-76,共6页
针对提速铁路采用的弹性链型悬挂接触网及受电弓结构,建立包含承力索、辅助线、接触线和吊弦4个部件的接触网模型、以及简化为弹簧阻尼机构的受电弓模型。通过接触单元将接触网和受电弓直接耦合起来得到弓网系统的整体模型,进而构建弓... 针对提速铁路采用的弹性链型悬挂接触网及受电弓结构,建立包含承力索、辅助线、接触线和吊弦4个部件的接触网模型、以及简化为弹簧阻尼机构的受电弓模型。通过接触单元将接触网和受电弓直接耦合起来得到弓网系统的整体模型,进而构建弓网耦合系统的动力学平衡方程。采用直接积分法对建立的平衡方程进行求解,得到反映弓网系统动态性能的抬升位移、接触压力以及应力等数据。与先前研究的参考数据比对结果表明,采用接触单元和直接积分法分析弓网耦合系统的动态性能,切实可行。 展开更多
关键词 接触网 受电弓 弓网耦合 动态性能分析 接触单元 直接积分法
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多粗糙峰弹塑性接触的有限元分析 被引量：24
15
作者 杨楠 陈大融 孔宪梅 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期202-206,共5页
采用具有一定数目圆形粗糙峰的刚性表面对弹塑性半无限体进行压下的模型来模拟多粗糙峰接触 ,并用有限元法对该模型进行了弹塑性分析 ,揭示了多粗糙峰对于接触区应力状态的影响规律 .发现中心接触区的变形主要受到一定数目邻近粗糙峰的... 采用具有一定数目圆形粗糙峰的刚性表面对弹塑性半无限体进行压下的模型来模拟多粗糙峰接触 ,并用有限元法对该模型进行了弹塑性分析 ,揭示了多粗糙峰对于接触区应力状态的影响规律 .发现中心接触区的变形主要受到一定数目邻近粗糙峰的影响 ,而处于较远处的其它粗糙峰的影响较小 .同弹性接触相比 ,在弹塑性接触过程中有更多的邻近粗糙峰对中心接触区发生作用 ,改变粗糙峰的间距。 展开更多
关键词 多粗糙峰弹塑性接触 有限元分析
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具有界面热阻的接触传热耦合问题的数值模拟 被引量：28
16
作者 张洪武 廖爱华 +1 位作者 张昭 陈金涛 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期393-399,共7页
发展了基于界面热阻本构模型的热接触耦合问题有限元分析的新算法。对接触边界的热交换分析采用压力相关的传热本构模型 ,为考虑力学—传热之间的耦合特性 ,建立两类变分方程 ,一类是热力学变分泛函 ,其考虑接触区域对结构热传导的影响... 发展了基于界面热阻本构模型的热接触耦合问题有限元分析的新算法。对接触边界的热交换分析采用压力相关的传热本构模型 ,为考虑力学—传热之间的耦合特性 ,建立两类变分方程 ,一类是热力学变分泛函 ,其考虑接触区域对结构热传导的影响。另一类是热弹性接触分析的参数变分原理 ,可以方便地对接触问题进行求解。文中给出有限元分析的离散公式 ,并进一步给出进行两类问题耦合分析的迭代算法 ,其中接触分析的惩罚因子是可以消除的。数值结果在验证文中算法的同时证实了耦合分析的重要性。 展开更多
关键词 传热 接触分析 热阻 有限元法
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六辊CVC轧机辊系变形的有限元分析 被引量：30
17
作者 张清东 孙向明 白剑 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期789-792,共4页
建立了运用有限元软件ANSYS求解具有特殊辊廓曲线和辊间接触状态的六辊CVC轧机辊系三维弹性变形的有限元模型,合理解决了对辊间接触压扁变形的建模问题,实现了对较复杂变形的求解。以国内某1420冷轧机组为研究对象,结合现场实际数据,运... 建立了运用有限元软件ANSYS求解具有特殊辊廓曲线和辊间接触状态的六辊CVC轧机辊系三维弹性变形的有限元模型,合理解决了对辊间接触压扁变形的建模问题,实现了对较复杂变形的求解。以国内某1420冷轧机组为研究对象,结合现场实际数据,运用有限元软件ANSYS求解六辊CVC轧机的辊系三维弹性变形,计算结果与实测数据吻合较好。 展开更多
关键词 辊系变形 接触变形 有限元 CVC轧机
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考虑接触电阻下的电缆接头热点温度 被引量：31
18
作者 刘超 阮江军 +3 位作者 黄道春 詹清华 肖微 唐科 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期3634-3640,共7页
电缆接头内部热点温升是电力电缆的重要问题,有必要研究接触电阻对热点温度的影响。首先,建立了电缆接头及电缆本体的2维轴对称模型。通过不同接触电阻等效模型下的温度场仿真对比,其热点温度相对误差不超过1%,从而确定了接触电阻的等... 电缆接头内部热点温升是电力电缆的重要问题,有必要研究接触电阻对热点温度的影响。首先,建立了电缆接头及电缆本体的2维轴对称模型。通过不同接触电阻等效模型下的温度场仿真对比,其热点温度相对误差不超过1%,从而确定了接触电阻的等效模型。然后,分别对有无接触电阻的模型进行温度场仿真分析,其热点温度相对误差达10.2%,确定了考虑接触电阻的必要性。最后,在电缆接头温升试验平台进行了试验,比较了测量数据与有限元仿真数据,其热点温度相对误差不超过7%,可以满足工程应用的需要。 展开更多
关键词 电缆接头 热点 温升 接触电阻 有限元方法 电力电缆
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高重合度弧齿锥齿轮的强度分析 被引量：25
19
作者 邓效忠 方宗德 +1 位作者 杨宏斌 魏冰阳 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期367-372,共6页
本文采用有限元应力影响矩阵法研究了高重合度弧齿锥齿轮在多种误差和载荷条件下的弯曲应力状态 ,证明了经过优化设计的高重合度弧齿锥齿轮不仅有良好的动态性能 。
关键词 弧齿锥齿轮 重合度 有限元 弯曲强度
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传热与接触两类问题耦合作用的有限元分析 被引量：20
20
作者 张洪武 顾元宪 钟万勰 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第3期217-224,共8页
考虑传热接触耦合作用的热力学分析问题大量存在于工程中 ,分析的难点是必须考虑热与可移动接触边界间的耦合作用 .针对这类问题的求解 ,该文给出了接触边界上热交换与温度边界条件 ,并在此基础上建立了两类变分方程 ,一类是热力学变分... 考虑传热接触耦合作用的热力学分析问题大量存在于工程中 ,分析的难点是必须考虑热与可移动接触边界间的耦合作用 .针对这类问题的求解 ,该文给出了接触边界上热交换与温度边界条件 ,并在此基础上建立了两类变分方程 ,一类是热力学变分泛函 ,其考虑了接触区域对结构热传导的影响 ;另一类是二维热弹性接触分析的参数变分原理 ,可以方便地对接触问题进行求解 .文中给出有限元分析的离散公式 ,并进一步给出两类问题耦合分析的迭代算法 ,其中接触分析的惩罚因子是可以消除的 ,数值结果验证了该文的理论与算法 . 展开更多
关键词 传热 接触分析 迭工法 规划法 有限元法
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