梁要素を用いたFEMのための粒子ベース接触計算手法

抄録

本研究では，梁要素を用いたFEMにおける幾何学的に精緻な接触計算手法を提案する．提案手法では，梁要素が表す部材の表面形状を粒子で離散的に表現し，粒子間に力学的・幾何学的な接触拘束条件を課す．そのうえで，要素の節点と粒子間の幾何学的関係に基づき，粒子間の接触拘束をFEMのつり合い式に組み込む要素間の接触拘束に帰着させる．このアプローチにより，部材に大変形やねじりのような複雑な変形が生じている場合でも，部材表面の面的な接触を容易に解くことができる．提案手法を用いて梁部材の静的・動的接触問題の数値計算例を解くことにより，その妥当性および有用性を示す．