土壤与粗糙刚体相互作用的二维离散元多体耦合动力学建模

摘要：

土壤与刚体系统相互作用的研究是世界各国探索月球和火星的一项重要工作.为了研究干沙土的力学性质,离散单元法(DEM)是一种比较精确的模拟方法.但它不适用于相互接触、因约束而连接或因几何结构而具有复杂惯性特性的物体.为解决这一问题,文章提出一种二维离散元多体动力学建模方法,该方法考虑了颗粒球与包括光滑刚体和粗糙刚体在内的多体系统之间的接触和摩擦.在这项工作中,土壤场采用二维DEM建模,约束刚体系统的动力学采用笛卡儿方法建模.针对球形离散单元和粗糙刚体之间的相互作用提出一种检测算法.此耦合方法的优点是能够同时捕获两个响应.最后通过三球碰撞和矩形杆与三球碰撞的仿真实验,验证了程序的正确性.在此基础上,对齿轮在颗粒物中的运动进行了分析,结果表明,六齿30.倾角的齿轮具有最快的前进速度.在地外物体中,车轮抓地力变差,但随着重力加速度和车轮载荷的减小,前进速度先增大后减小,这证明了耦合二维DEM和多体动力学程序在解决工程问题中的有效性.

机标关键词：耦合动力学、刚体相互作用、多体耦合、多体动力学建模、离散单元法、系统相互作用、动力学建模方法、重力加速度、几何结构、前进速度

所属期刊栏目：38

分类号：U45;U211.5;P315.9

在线出版日期：2022-09-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共16页

页码：148-163