含碰撞的平面摩擦系统半解析半数值算法研究

利用含平面库仑摩擦力系统的解析解结果,通过碰撞边界条件和时间的隐式关系,获得精确的碰撞时刻,由此确定从当前时刻到碰撞发生时的步长及平面上的碰撞位置。结合滑移/黏滞转换时位置和时刻的解析解,引入布尔变量B定义系统的状态,建立一种求解含碰撞的平面摩擦系统响应的数值算法。研究结果表明:该算法能够求解滑移/黏滞转换、碰撞以及平面滑移运动存在方向剧烈变化拐点时系统的响应,并有效地提高了系统响应的精度。

二维库伦摩擦力系统的精确解及新数值算法研究

在路径坐标系下,引入了恒定外部激励力二维库伦摩擦力系统滑移轨迹的精确解。当量纲一的外部激励力F>1时,系统会最终进入黏滞状态,给出了对应的黏滞的位置和黏滞发生的时刻;当F<1时,系统会保持滑移状态。当初始时刻外部激励力的方向与初始速度方向之间的夹角值较大时(接近于反向),则在轨迹中存在一个滑移方向发生剧烈变化的拐点,特别的,当F>1时,拐点接近于黏滞位置。传统积分算法不易求解含有转换及捌点的二维库伦摩擦力系统。假设在足够小的时间步长内,时变外载荷激励可以近似认为保持恒定不变,则利用上述解析解能够建立一种新的库伦摩擦力系统数值求解算法,进而分析粗糙接触表面多结点模型的微滑移以及微滑移诱发的磨损与能量损耗等。