[发明专利]基于非固定约束双质体的完全颤振终止参数的求解方法

说明书

本发明提出了一种基于非固定约束双质体的完全颤振终止参数的求解方法，包括以下步骤：获取颤振时刻tsubgt;0/subgt;时模型输入参数；模型输入参数包括：两个质体的质量比、每个质体的位置坐标、速度、加速度及恢复系数；所述质量比和恢复系数均为常数：建立第一求解模型，获取颤振终止时刻tsubgt;∞/subgt;参数；建立第二求解模型，获取颤振终止时刻tsubgt;∞/subgt;时，两个质体的位置参数；建立第三求解模型，并根据第三求解模型和模型输入参数，获取颤振终止时刻tsubgt;∞/subgt;时，两个质体的速度参数。本发明直接从某一颤振时刻继续完成数值模拟，可跳过颤振过程，直接得到颤振结束的时刻以及该时刻两碰撞质体的位置和速度，从而提高计算精度，并节约大量计算时间。

技术领域

本发明属于机械运动数值模拟领域，尤其涉及一种基于非固定约束双质体的完全颤振终止参数的求解方法。

背景技术

碰撞是机械运动过程中不可避免的一种现象。由于恢复力的作用，经常会发生一种反复的小幅度的碰撞，通常称之为颤振。颤振过程一直持续到两碰撞质体完全同步运动并发生粘滞，称之为完全颤振。完全颤振意味着无数次碰撞，给数值模拟带来了很大的困难，主要表现在：(1)颤振振幅小，数值模拟舍入误差大；(2)碰撞次数多，易进入死循环；(3)若忽略小振幅碰撞，带来的误差将不可忽略。目前，对于带有固定约束的碰撞，即参与碰撞的双质体中一方为固定不动的情况，已有初步的解决办法。

但对于最常见的双碰撞质体均非固定约束的情况，由于其运动过程复杂，常采用极其简化的方法来模拟，造成以下缺陷:(1)直接忽略较小的颤振运动，造成最终结果误差大；(2)为上述较小的颤振运动增加计算时间，造成计算时间长、效率低。因此，目前尚无有效的办法解决其模拟过程中的缺陷，非固定约束颤振模拟问题已成为碰撞研究领域的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于非固定约束双质体的完全颤振终止参数的求解方法，可跳过颤振过程，直接得到颤振结束的时刻以及该时刻两碰撞质体的位置和速度，从而可使模拟计算越过死循环并大幅度提高计算精度。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于非固定约束双质体的完全颤振终止参数的求解方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：获取颤振时刻t₀时模型输入参数；所述模型输入参数包括：两个质体的质量比、每个质体的位置坐标、速度、加速度及恢复系数；所述质量比和恢复系数均为常数；

步骤S2：建立第一求解模型，并根据第一求解模型和模型输入参数，获取颤振终止时刻t_∞参数；

步骤S3：建立第二求解模型，并根据第二求解模型和模型输入参数，获取颤振终止时刻t_∞时，两个质体的位置参数；

步骤S4：建立第三求解模型，并根据第三求解模型和模型输入参数，获取颤振终止时刻t_∞时，两个质体的速度参数。

优选地，在步骤S2中，第一求解模型为：

优选地，在步骤S3中，第二求解模型为：

优选地，在步骤S4中，第三求解模型为：

优选地，所述恢复系数的取值范围0～1。

与现有技术相比，本发明的优点为：直接从某一颤振时刻继续完成数值模拟，可跳过颤振过程，直接得到颤振结束的时刻以及该时刻两碰撞质体的位置和速度，从而提高计算精度，并节约大量计算时间。

附图说明

图1为本发明一实施例的基于非固定约束双质体的完全颤振终止参数的求解方法的流程图；