柔性梁含摩擦斜碰撞的刚体-弹簧-质点混合模型研究

摘要

为精确快速地预测柔性梁因斜碰撞导致的复杂瞬态动力响应,提出了一种可同时计及局部接触区法向接触柔度、切向接触柔度以及柔性梁整体结构柔度的混合分析模型(H AM).基于有限段法的思想,将柔性梁的整体位移场离散为弹簧-阻尼-刚体系统,局部接触区的法向双线性压缩-恢复以及切向摩擦变形过程则用含有能量恢复系数的弹塑性弹簧-质点系统进行描述.依据HAM模型,导出了斜碰撞系统在不同接触状态下的分段连续动力学方程.给出了法向压缩-恢复状态和切向黏-滑运动状态的切换准则,并运用事件驱动法对数值算例进行了求解.通过比较HAM模型解、实验数据以及商业有限元解,表明该模型能准确预测接触力的时间历程并描述反复切换的黏-滑(反向)运动模式,验证了HAM模型的可行性.