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时间:2019-06-01
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1、ADAMS中接触的定义及参数设置一、接触的定义接触力类型1)二维(2D)接触:是指平面几何形体之间的相互作用(比如圆弧、曲线和点)。2)三维(3D)接触:是指实体之间的相互作用(比如球、圆柱、封闭的shell、拉伸体和旋转体)。接触力的计算方法1)基于回归的接触算法(Restitution-basecontact)。ADAMS/Solver用这种算法通过惩罚参数与回归系数计算接触力。惩罚参数施加了单面约束,回归系数决定了接触时的能量损失。2)基于碰撞函数的接触算法(IMPACT-Function-basedcontact)。ADAMS/
2、Solver运用ADAMS函数库中IMPACT函数来计算接触力。接触碰撞模型碰撞函数的理论计算公式contactF为接触力;△x:两碰撞物体的挤压变形;d为渗入深度;接触参数说明1)Stiffness指定材料刚度。一般来说,刚度值越大,积分求解越困难。2)ForceExponent用来计算瞬时法向力中材料刚度项贡献值的指数。通常取1.5或更大。其取值范围为ForceExponent,对于橡胶可取2甚至3;对于金属则常用1.3~1.5。3)Damping定义接触材料的阻尼属性。取值范围为Damping,通常取刚度值的0.1~1﹪4)Pen
3、etrationDepth定义全阻尼(fulldamping)时的穿透值。在零穿越值时,阻尼系数为零;ADAMS/Solver运用三次STEP函数求解这两点之间的阻尼系数。其取值范围为PenetrationDepth≥0;刚度:K越大,两物体渗透的量越小;指数:e越大,两物体渗透的量越大,因为渗透量是小数;阻尼:C越大,渗透量曲线越平滑,碰撞力曲线越平滑;渗透量:§,当实际渗透量大于§时,阻尼值开始完全起作用接触刚度由hertz理论计算Reference:H.M.LankaraniandP.E.Nikravesh,“Continuous
4、ContactForceModelsforImpactAnalysisinMultibodySystems”,NonlinearDynamics,5:193-207,1994.不同指数的影响:指数影响刚度(斜率)指数影响接触力变化的连续性:各种材料接触碰撞参数推荐值:库伦摩擦特性及参数定义仿真时发生接触穿透现象发生穿透的原因:模型结构:参与接触的零部件结构过于复杂,使得现有判断准则难以正确判断接触是否发生;仿真步长的设置:求解动力学方程组时将接触力并入广义矩阵中求解。接触发生前每次迭代都预先判断接触是否发生;一旦发生,为了更精确地计算接
5、触力,系统动态地将迭代步长调小,并继续判断,如果步长设置不合理,将导致接触判断错;积分算法的选择,不同的积分算法有各自适用的范围,有的求解效率高,有的求解稳定性好,如果选择不当,例如一味追求求解速度,就可能产生接触穿透;读取shell文件数据出错:仿真时间较长时,会产生很多中间结果,这些结果驻留在计算机内存中,要等仿真结束而且用户给出存盘指令后才保存下来,这个过程中,如果数据量超过系统的内存容量!将会引起动态刷新不正常,使与形体关联的shell文件中的当前数据不正确,从而引起接触判断失误。解决接触穿透方法:常用方法包括简化模型,增大仿真
6、步数,选择合适求解器等。进行接触计算时,求解器的选择:由于接触是强非线性、非连续过程(建议用SI2积分器,且缩小积分步长)积分器、积分格式与积分误差1、积分器(Integrator)。ADAMS中常用的刚性积分器有三种:GSTIFF、WSTIFF与BDF,不同的刚性积分器,计算的效率和稳定性也有所不同,它们的计算稳定性关系为BDF>WSTIFF>GSTIFF,而数值计算效率关系为GSTIFF>WSTIFF>BDF[2]。GSTIFF是最常用的积分器,也是系统默认的积分器。BDF积分器虽然计算时间最长,但它有时可求解GSTIFF求解失败的
7、问题。2、积分格式(Formulation)。ADAMS提供了三种积分格式: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矩阵的病态,而且考虑了约束方程,虽然求解时间变长,但求解精度高;SI1求解精度比SI2还高,但它计算量太大,一般不采用。3、积分误差(Error)。积分误差决定了在求解动力学方程的过程中,某一步的预测值与校正值之间所能接受的差值。积分误差过大,计算容易进行,但最终结果会产生过大误差;积分误差过小,求解时间太长。一般来讲,积分误差设为0.001较为适宜。3.3仿真步数与其它动力
8、学参数1、仿真步数(Steps)。适当增大仿真步数有助于提高求解稳定性,但同时会增加计算时间,所以在实际过程中需要综合考虑。2、积分步长(timestep)。ADAMS分别用参数Hmax、Hmin,Hini
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