接触碰撞问题在工程系统中广泛存在,其计算涉及到几何非线性、材料非线性和边界条件非线性,对其进行分析和研究具有重要意义。接触碰撞问题的有限元分析是解决结构接触碰撞问题的有效方法。本文针对结构接触碰撞问题,在以下方面进行了研究:1.建立了适于接触碰撞问题动态分析的非线性有限元格式,并对其求解过程中涉及到的有限元空间离散模型、非线性几何关系方程、材料本构模型、时间积分格式等领域进行了分析。2.提出了一种新的接触局部搜索算法。基于矢量运算的思想,首先在全局搜索中确定接触测试对,然后在局部搜索中采用再次筛选的方法,最后对剩余的接触测试对进行投影计算。3.发展了直接以接触点为防御节点的接触力计算方法。较之使用最为广泛的罚函数法而言,接触约束条件在该方法中能得到充分的满足;同时,该方法未引入新的未知量,因此有限元求解方程仍是解耦的,且可用显式时间积分法进行分析,提高了计算效率。