弹塑性接触力模型

一个同时适用于加载和恢复阶段、通过解析表达式准确描述弹塑性接触力-位移关系的模型，与有限元和实验数据吻合良好。

Ding, Suhang · Senyuan, Wang · Caiting, Zhang · 郗欣甫 · 彭乐乐 · Zhang, Yuhang · Hu, Yiqun · 夏热 · 胡国明 · 孙以泽

Mechanism and Machine Theory 2026

技术优势

不依赖迭代

模型的力-位移关系由解析表达式直接给出，不像许多现有模型需要在每个时间步进行迭代求解。

加载恢复都适用

模型分别对混合弹塑性加载阶段和恢复阶段给出解析描述，用一个幂指数 α 统一控制加载曲线形状，恢复阶段则显式关联恢复系数与残余位移。

多种条件都验证过

该模型与不同材料属性和加载模式下的有限元结果及实验数据进行了对比，验证了其准确性和适应性。

应用场景

• 机械接触分析：用于分析机械部件接触时的弹塑性变形与受力，替代传统赫兹模型的弹性假设。
• 碰撞动力学仿真：在碰撞仿真中同时给出加载与恢复阶段的力-位移关系，直接输出恢复系数和残余位移。
• 机器人关节接触：模拟机器人关节间隙碰撞时的弹塑性接触响应，提高关节动力学仿真的精度。