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A first-order virtual element method for third-medium contact
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AI
DOI：10.1016/j.cma.2026.119211.png)
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摘要
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第三介质接触方法近期作为一种有效手段用于模拟接触问题，特别是在处理复杂自接触问题和扩展优化应用方面。通过在潜在接触面之间引入第三介质，可通过辅助材料的本构响应施加接触约束，从而避免显式处理接触条件。然而，现有的第三介质公式通常依赖于涉及变形场高阶导数的正则化项，这增加了数值实现的复杂性并显著提高了计算成本。虚拟元方法（VEM）为第三介质接触问题提供了更大的网格设计灵活性。但由于高阶导数的影响，VEM中的投影算子变得复杂。本研究提出了一种基于一阶虚拟元方法解决有限弹性第三介质接触问题。为使第三介质接触与一阶VEM离散化兼容，将基于辅助场的一阶正则化引入VEM框架，使整个问题仅通过一阶导数和一阶VEM框架进行离散化。该方法保留了VEM的几何灵活性，同时提高了计算效率。通过涉及复杂自接触的多个数值算例展示所提方法性能，包括柔性结构自接触、负泊松比超材料的变形以及气动软体机器人执行器的模拟。结果表明，该方法在提供稳定准确接触模拟的同时，相比传统高阶正则化方法显著降低了计算复杂度。
Keyword:
Virtual Element Method
Third medium contact
Contact
Regularization
期刊
IF:
7.3
论文数:
1.3W
被引数:
5.6W
机构
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