自适应粗糙表面弹塑性接触模型的优化与计算效率提升

二维自适应粗糙表面弹塑性接触模型是一篇针对复杂工程问题的研究论文，由刘天祥、刘更、谢琴和曾泉人在西北工业大学机电学院发表。该研究关注于在解决实际工程中接触问题时，如何提高计算效率并精确模拟粗糙表面的弹塑性行为。传统的接触问题处理中，接触表面常常通过沿坐标轴方向的等间距散结点来表示，这种方法在描述粗糙表面时可能存在冗余和计算成本高的问题。 论文提出了基于自适应粗糙表面描述的弹塑性接触模型，这一创新在于可以根据预设阈值动态地去除那些对接触力学行为影响较小的表面结点，从而显著减少计算工作量。这种方法采用了无网格伽辽金-有限元耦合方法，这是一种计算区域划分和结点排布更为灵活的数值求解策略，能够有效避免常规网格方法中可能出现的网格畸变问题，确保了计算的稳定性和精度。 作者通过实例展示了当计算结果相对误差控制在5%时，自适应接触模型相比非自适应模型，计算时间可以减少大约50%，这体现出该模型在效率提升方面的明显优势。此外，论文还深入探讨了不同阈值对接触压力分布、接触间隙以及接触体弹塑性应力分布的影响，这些结果对于理解和优化实际工程中的摩擦、磨损和润滑性能具有重要意义。 论文的关键概念包括自适应算法、弹塑性接触理论、粗糙表面建模、无网格伽辽金-有限元方法以及其在实际工程问题中的应用。该研究不仅推动了接触问题数值模拟技术的发展，也为粗糙表面工程设计提供了实用的工具和理论支持。中图分类号TG156表明了这篇论文属于机械工程领域中的摩擦学与磨损研究方向。此外，研究还得到了国家自然科学基金、高等学校博士学科点专项基金和陕西省自然科学基金等项目的资助，显示了其学术价值和研究背景。