ADAMS中接触的定义及参数设置

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1、ADAMS 中接触的定义及参数设置一、接触的定义?、Create ContactContact Name,model_1.CONTACT_1Contact TypeSolid to Solid1 SolidJ SolidLINK_2ELLIPSOID_5审 Force DisplayRedTNormal ForceImpactStiffnessForce ExponentDampingPenetration Depth1.0E-KJ052.210.00.1厂 Augmented LagrangianFriction ForceCoulombCoulomb FrictionStatic Coef

2、ficientDynamic CoefficientStiction Transition Vel.Friction Transition Vel.莎d0.30.1皿1000.0OKApplyClose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-base contact)。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

3、失。2) 基 于 碰 撞 函 数 的 接 触 算 法 (IMPACT-Function-based contact) 。ADAMS/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 = k x (Ax) e step (x,0,0, d, C) x xcontactF为接触力；: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) Force Exponent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Force Ex

4、ponent 1，对于橡胶可取2 甚至3；对于金属则常用1.31.5。3) Damping定义接触材料的阻尼属性。取值范围为Damping 0，通 常取刚度值的0.11 %4) Penetration Depth定义全阻尼(full damping)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Penetration Depths0；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

5、尼值开始完全起作用Ark(Ajc)11workingrangeunfriendly derivative接触刚度由 hertz 理论计算n = 1.543k (h + h )12一 RRT/21 2R + R121 -V 2h =匚, i = 1, 2i 兀Eie = coefficient of restitution3 = gapS - = gap rate prior to impactReference:H.M. Lankarani and P.E. Nikravesh, “Continuous Contact ForceModels for Impact Analysis in Mu

6、ltibody Systems”,Nonlinear Dynamics,5: 193-207, 1994.不同指数的影响：指数影响刚度（斜率）effeff /jnscaled0.001 mm pen (3)rangescaled/ k/ 1伽 nn pen (S)exp1.1actualZcon 怕 ctx/指数影响接触力变化的连续性：535558dFd8dF北炸x 3A3oc別2牡5F-T8 A0.1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

7、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

8、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 BDF2。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

9、解 GSTIFF求解失败的问题。2、积分格式(Formulation)。ADAMS提供了三种积分格式：13、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学参数1、仿真步

10、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(t ime s tep)。ADAMS 分别用参数 Hmax、Hmin,Hinit 规 定积分的最大时间步长、最小时间步长和初始时间步长。3、最大迭代次数(Maxit)。ADAMS用参数Maxit控制牛顿迭代收敛到 结果的次数。牛顿迭代中需要求解线性方程组，过大的迭代次数将导 致累积误差的加人而产生错误的结果。默认值为10；4、校正器(Corrector)： ADAMS中有两种校正器Original和 Modified。这两种校正器的主要区别在于对迭代收敛的判定上，其中 Modified 校正器对收敛的判定比较宽松。系统默认校正器是 Original。5、积分多项式阶数(Kmax) :在ADAMS中，用参数Kmax控制积分多项 式的最大阶数，刚性积分器中默认阶是6。当系统包含非连续量的时 候，若将积分阶设为2( 1、 2 阶向后差分多项式可在任意步长上保证 计算的稳定性) 可以提高计算速度，因为这样避免了频繁的变阶计算。