ADAMS接触属性与穿透现象 |
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ADAMS接触属性与穿透现象
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1 接触力的计算方法 ADAMS提供了三种接触力的计算方法：Restitution、Impact和User Defined。Restitution是基于回归的补偿接触算法，由惩罚参数(施加了单面约束)和回归系数(决定了接触时的能量损失)计算接触力。Impact是基于碰撞函数的接触算法，ADAMS/Solver调用函数库中的IMPACT函数来计算接触力，参数有刚度、力指数、阻尼和穿透深度。User Defined支持用户自定义接触算法。下面介绍分析中使用较广的是Impact法。  ADAMS的接触力模型，分解为正压力和摩擦力两部分。正压力使用Impact法计算，摩擦力使用Coulomb法计算。接触正压力的计算模型基于赫兹接触理论，采用Impact函数提供的非线性等效弹簧阻尼模型，接触力的广义表达式是弹性力和阻尼力两项叠加。弹性力是两个部件之间挤压变形、相互穿透产生，阻尼力是两个部件相对运动产生。  其中， K对应Stiffness，单位：N/mm。刚度越大，两物体的穿透量越小，积分求解越困难；刚度太小，不足以刻画真实接触情况。e表示Force Exponent，刚度项的贡献因子，越大，穿透量越大，金属参考值1.3~1.5，橡胶可取2~3，一般设为1.5。δ是Penetration Depth，单位：mm。阻尼达到最大值时的穿透深度，而不是最大穿透深度。实际穿透量大于设置值时，阻尼值开始完全起作用。根据碰撞动力学可知，两部件接触后，阻尼很快达到最大值，并且在接触过程中保持，故穿透深度的取值越小越好。考虑到分析收敛性，一般推荐取0.01mm。C为Dampling，通常取刚度值的0.1~1%，对应10~100N*s/mm。接触点的法向穿透深度小于临界值时，阻尼系数是穿透深度的三次函数；大于等于临界值时，阻尼值达到最大值。阻尼越大，穿透量曲线越平滑，碰撞力曲线越光滑。V为接触点的法向相对速度，单位：mm/s，是δ的一阶导数。ADAMS摩擦力基于非线性摩擦模型，动摩擦和静摩擦根据接触体之间的相对滑移速度转换。Vs为静摩擦转变速度，Vd为动摩擦转变速度，μs为最大静摩擦系数，μd为动摩擦系数，满足Vsμd。当相对滑移速度位于[-Vs,Vs]，对应静摩擦系数[μs,-μs]。相对滑移速度的绝对值由Vs变为Vd，静摩擦向动摩擦转变。相对滑移速度的绝对值大于Vd，部件受动摩擦，摩擦系数保持为μd。 |
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