梁碰撞的數(shù)值方法研究及其可視化實(shí)現(xiàn).pdf

1、碰撞是工程中常遇到的問題，具有一定的研究價值，一直受到眾多學(xué)者的關(guān)注。碰撞問題本質(zhì)上是復(fù)雜的動力學(xué)問題，雖然對于簡單的桿件碰撞可以得到理論解，但是絕大部分的碰撞問題只能用有效的數(shù)值模型和相應(yīng)算法得到數(shù)值解，其中以有限元所起的作用最大。
　　 本文先通過引入恢復(fù)系數(shù)e研究了兩小球組成的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的碰撞，得到解析解；闡述了動接觸問題的理論及數(shù)值處理方法，將該方法應(yīng)用在彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的碰撞上，一方面與上述所得的解析解比較驗(yàn)證了數(shù)值方法

2、的正確性，另一方面也給出了用經(jīng)典方法研究彈簧質(zhì)量系統(tǒng)碰撞時恢復(fù)系數(shù)的合理取值的建議。從一般情況入手，先講述對節(jié)點(diǎn)荷載的處理方法，再將點(diǎn)面碰撞的節(jié)間荷載通過線性插值方法轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)荷載來處理，推導(dǎo)了梁發(fā)生橫向碰撞及斜碰撞時的數(shù)值表達(dá)式。
　　 利用Fortran編制了二維桿件碰撞的動力響應(yīng)有限元計算程序，結(jié)合混合編程技術(shù)在Visual Basic6.0系統(tǒng)上開發(fā)了具有前后處理系統(tǒng)的梁碰撞的動力分析有限元軟件，該軟件有著較好的人機(jī)交互

3、界面。據(jù)此克服了兩種語言各自的缺陷，實(shí)現(xiàn)VB可視化界面與Fortran強(qiáng)大的數(shù)值計算能力的結(jié)合。在前處理界面可以進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入并生成計算所需的數(shù)據(jù)文件；在后處理界面中可以繪制梁上各節(jié)點(diǎn)位移、速度等時程曲線，還可以進(jìn)行梁碰撞的動畫演示。
　　 文中基于動接觸理論并根據(jù)Newmark-β法編寫梁各種形式碰撞的動力響應(yīng)計算程序。對于梁對心碰撞，所得到的數(shù)值解與解析解較為吻合；對于梁橫向碰撞，表明梁在碰撞過程中發(fā)生多次接觸，并且由于橫向碰