弹性杆自接触问题数值模拟的一类罚函数方法

弹性杆自接触问题的数值计算的一个困难是弹性杆出现自接触时,拓扑结构发生变化。为了解决此问题,引入静电斥力作为惩罚函数,通过对电荷强度的调节,实现接触的"软着陆",从而较好地解决了弹性杆的穿越和拓扑结构变化带来的困难。通过引入Cosserat方程的四元数表示和弹性杆接触集合的检测方法,完善了计算方法的设计。

带静电斥力弹性杆的Cosserat方程及其数值模拟

根据牛顿动力学定律,导出弹性杆的Cosserat方程,引入欧拉参数将方程组化为方便数值计算的分量表达形式。导出弹性杆的静电斥力的数值表达式,进一步导出带静电斥力的弹性杆的Cosserat方程。最后利用数值方法进行数值模拟。