Método de elementos equilibrados para problemas de contacto con deslizamiento limitado y estimación rigurosa del error*

ZHU Hengshen ,  

ZHENG Qisheng ,  

WANG Li ,  

摘要

Se propone un método de elementos finitos equilibrado basado en la fuerza de interfaz, combinado con la teoría de análisis dual, que permite la resolución de alta precisión del problema de contacto con deslizamiento limitado y una estimación rigurosa del error a posteriori. Primero, en el marco del deslizamiento limitado, se deriva el principio del mínimo de energía libre para el problema de contacto y, a través de la introducción de la restricción de contacto (la fuerza de contacto como presión), se transforma en un problema de programación cuadrática; posteriormente, combinando la técnica de macroelementos, se construye un elemento equilibrado basado en la fuerza de interfaz y se introduce en el principio del mínimo de energía libre del problema de contacto, obteniendo finalmente un campo de esfuerzo equilibrado de alta precisión que satisface estrictamente la ecuación de equilibrio. Combinando este campo de esfuerzo equilibrado obtenido y el campo de desplazamiento coordinado del elemento finito, se deriva y calcula el error de la relación constitutiva en el problema de contacto, demostrando que este error es un límite superior riguroso del error de discretización. Finalmente, el método propuesto se valida numéricamente mediante un ejemplo típico de contacto multifísico. Los resultados muestran que el método propuesto garantiza la precisión de la solución, la convergencia y la eficacia de la estimación del error de discretización.

关键词

problema de contacto con deslizamiento limitado; elementos finitos equilibrados; principio de energía libre; algoritmo de búsqueda local; análisis dual

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