ADAMS中接觸的定義及參數(shù)設(shè)置

1、ADAMS 中接觸的定義及參數(shù)設(shè)置亠、接觸的定義接觸力類型1) 二維(2D)接觸：是指平面幾何形體之間的相互作用(比如圓弧、曲 線和點)。2) 三維(3D)接觸：是指實體之間的相互作用(比如球、圓柱、封閉的shell、拉伸體和旋轉(zhuǎn)體)接觸力的計算方法1) 基于回歸的接觸算法(Restitution-base contact。ADAMS/Solver 用這種算法通過懲罰參數(shù)與回歸系數(shù)計算接觸力。懲罰參數(shù)施加了單面約束，回歸系數(shù)決定了接觸時的能量損失。2) 基于碰撞函數(shù)的接觸算法(IMPACT-Fu nctio n-based co ntact)。ADAMS/Solver運用ADAMS函數(shù)庫中IM

2、PACT函數(shù)來計算接觸力。接觸碰撞模型碰撞函數(shù)的理論計算公式contactFk ( x)e step(x,0,0,d,C) xcontactF為接觸力； x：兩碰撞物體的擠壓變形；d為滲入深度; 接觸參數(shù)說明1)Stiffness指定材料剛度。一般來說，剛度值越大，積分求解越困 難。2)Force Exponent用來計算瞬時法向力中材料剛度項貢獻值的指數(shù)。 通常取 1.5 或更大。其取值范圍為 Force Exponent 1 ，對于橡膠可取 2 甚至3;對于金屬則常用1.3 1.5。3) Damping 定義接觸材料的阻尼屬性。取值范圍為 Damping 0 ，通 常取剛度值的0.11%4

3、) Penetration Depth定義全阻尼(full damping)時的穿透值。在零穿越值 時，阻尼系數(shù)為零; ADAMS/Solver 運用三次 STEP 函數(shù)求解這兩點之 間的阻尼系數(shù)。其取值范圍為 Pe netration Depth 0;剛度：K越大，兩物體滲透的量越小；指數(shù)：e越大，兩物體滲透的量越大，因為滲透量是小數(shù)；阻尼： C 越大，滲透量曲線越平滑，碰撞力曲線越平滑;滲透量：，當(dāng)實際滲透量大于時，阻尼值開始完全起作用1.5hi3 g1i2Ei4 _h2)1/2尺R2R R21,2e2)Con ti nu ous Con tact Force3k(14coefficien

4、 t of restitutio ngapgap rate prior to impactRefere nee:H.M. Lankarani and P.E. Nikravesh,Models for Impact An alysis in Multibody SystemsNonlinear Dy namics, 5: 193-207, 1994.不同指數(shù)的影響:指數(shù)影響剛度（斜率）range1mrn pen (&)actual contM0.001 mm pen (S)scaled指數(shù)影響接觸力變化的連續(xù)性:5各種材料接觸碰撞參數(shù)推薦值:庫倫摩擦特性及參數(shù)定義仿真時發(fā)生接觸穿透現(xiàn)象發(fā)生穿透

5、的原因：模型結(jié)構(gòu)：參與接觸的零部件結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，使得現(xiàn)有判斷準(zhǔn)則難以正確判斷接觸是否發(fā)生；仿真步長的設(shè)置：求解動力學(xué)方程組時將接觸力并入廣義矩陣中求解。接觸發(fā)生前每次迭代都預(yù)先判斷接觸是否發(fā)生；一旦發(fā)生，為了更 精確地計算接觸力，系統(tǒng)動態(tài)地將迭代步長調(diào)小，并繼續(xù)判斷，如果步 長設(shè)置不合理，將導(dǎo)致接觸判斷錯；積分算法的選擇，不同的積分算法有各自適用的范圍， 有的求解效率 高，有的求解穩(wěn)定性好，如果選擇不當(dāng)，例如一味追求求解速度，就可 能產(chǎn)生接觸穿透；讀取shell文件數(shù)據(jù)出錯：仿真時間較長時，會產(chǎn)生很多中間結(jié)果，這些結(jié)果駐留在計算機內(nèi)存中，要等仿真結(jié)束而且用戶給出存盤指令后 才保存下來， 這個過

6、程中， 如果數(shù)據(jù)量超過系統(tǒng)的內(nèi)存容量 !將會引起動 態(tài)刷新不正常， 使與形體關(guān)聯(lián)的 shell 文件中的當(dāng)前數(shù)據(jù)不正確， 從而引 起接觸判斷失誤。解決接觸穿透方法：常用方法包括簡化模型，增大仿真步數(shù)，選擇合 適求解器等。進行接觸計算時，求解器的選擇： 由于接觸是強非線性、非連續(xù)過程(建議用 SI2 積分器，且縮小積分 步長)積分器、積分格式與積分誤差1、 積分器(Integrator)。ADAM中常用的剛性積分器有三種：GSTIFF WSTIF與BDF不同的剛性積分器，計算的效率和穩(wěn)定性也有所不同， 它們的計算穩(wěn)定性關(guān)系為BDF WSTIFF GSTIFJF而數(shù)值計算效率關(guān) 系為GSTIFF

7、WSTIFF BDF2。GSTIFF是最常用的積分器，也是 系統(tǒng)默認的積分器。BDI積分器雖然計算時間最長，但它有時可求解 GSTIFF求解失敗的問題。2、積分格式(Formulation) 。ADAMS提供了三種積分格式：I3、SI2和SI1。 I3 格式求解速度快， 但精度太差； SI2 格式可以避免 Jacobian 矩陣的病態(tài)，而且考慮了約束方程，雖然求解時間變長，但求解精度 高；SI1求解精度比SI2還高，但它計算量太大，一般不采用。3、積分誤差 (Error) 。積分誤差決定了在求解動力學(xué)方程的過程中， 某一步的預(yù)測值與校正值之間所能接受的差值。 積分誤差過大， 計算 容易進行，但

8、最終結(jié)果會產(chǎn)生過大誤差；積分誤差過小，求解時間太 長。一般來講，積分誤差設(shè)為 0.001 較為適宜。3.3 仿真步數(shù)與其它動力學(xué)參數(shù)1、仿真步數(shù) (Steps) 。適當(dāng)增大仿真步數(shù)有助于提高求解穩(wěn)定性，但 同時會增加計算時間，所以在實際過程中需要綜合考慮。2、 積分步長(time step)。ADAMS分別用參數(shù) Hmax Hmin ,Hinit 規(guī) 定積分的最大時間步長、最小時間步長和初始時間步長。3、最大迭代次數(shù)(Maxit) 。ADAMS用參數(shù)Maxit控制牛頓迭代收斂到 結(jié)果的次數(shù)。 牛頓迭代中需要求解線性方程組， 過大的迭代次數(shù)將導(dǎo) 致累積誤差的加人而產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。默認值為 10；4、校正器(Corrector) : ADAMS中有兩種校正器Original 和Modified 。這兩種校正器的主要區(qū)別在于對迭代收斂的判定上， 其中Modified 校正器對收斂的判定比較寬松。系統(tǒng)默認校正器是Original 。5、積分多項式