ADAMS软件中IMPACT函数参数的确定(精)

31第三章 机械系统分析软件ADAMS3.3.3 ADAMS软件中IMPACT函数参数的确定(1) 碰撞函数中的非线性弹簧参数的确定在使用ADAMS碰撞函数中，确定碰撞力大小主要由等效刚度以及幂指数两个参数确定。为了合理的确定等效刚度以及幂指数，通常使用Hertz弹性碰撞模型来计算出正确的与。Hertz弹性碰撞模型如下：（a）碰撞前（c）碰撞后（b）碰撞图3-3 弹性碰撞示意图如图3-3所示，设某一半径为R的圆球体A以速度飞向平面B，则该过程分为以下三个主要过程：当碰撞发生时，物体A与物体B之间有力的作用，其中在碰撞时因为碰撞产生了弹性力同时物体A也发生了一定的变形，Hertz模型指出与满足如下关系： (3-14)其中： （R1,R2分别为碰撞点处两物体的曲率半径）（E1,E2分别为两物体的材料弹性模量, , 分别为两物体的材料泊松比）由式(3-14)我们可知 (3-15)故而可以确定 (2) 碰撞函数中的阻尼参数的确定式(3-12)可以写成 (3-16)其中为该式中的阻尼参数，为两物体接触时的相对移动速度。Hund与Grossley83曾提出确定的方法： (3-17)在式(3-17)中被称为滞后阻尼因子。在碰撞非线性弹簧阻尼模型中，碰撞过程会导致能量的损失，这是由碰撞的阻尼项造成的。图3-4表示在碰撞过程中碰撞力的变化： 图3-4 碰撞力的变化在该图中表示开始碰撞前的那一时刻，表示碰撞达到最大穿透量的那一时刻，表示开始碰撞结束后两物体分离的那一时刻。在式(3-17)中阻尼系数或滞后阻尼因子需要确定。应用经典的冲量定理与能量守恒原理可以确定以上两个变量。 根据能量守恒定理可知在碰撞前与碰撞后两物体的动能损失可以用恢复系数与两物体间的相对速度来表示其中 (表示物体i碰撞接触前的速度，表示物体j碰撞接触前的速度) (3-18) (3-19)在碰撞过程中的能量损失也可以对碰撞力进行积分来获得84： (3-20)式(3-20)中与的取值与非线性弹簧项中对应的取值相同.由式(3-20)可知滞后因子可以算得: (3-21)即在式(3-12)中由以上可知阻尼系数与两碰撞物体本身材料属性有关(杨氏模量,泊松比)。同时，也与两碰撞物体的外形轮廓有关。要得到恢复系数的大小,该值一般需由实验测定。 (3) 碰撞函数中的确定在IMPACT函数中,参数的作用在于两物体接触后当两物体的穿刺深度时，令非线性阻尼系统中的阻尼大小的取值为,当时,其非线性弹簧阻尼系统中的阻尼大小由STEP函数决定,其大小与穿刺深度的关系变化见图3-5。 图3-5由碰撞动力学模型可知当两物体一产生接触时就产生阻尼,并且阻尼系数的大小在一次完整的碰撞过程中是不变的,因此的取值应该越小越好.同时考虑到ADAMS中的数值收敛性,一般可采用ADAMS中推荐的取值 (4) 碰撞函数中摩擦系数的确定 由式(3-13)可知摩擦力由Coulomb模型确定,即摩擦力大小取决于作用于物体之上的正压力大小与摩擦系数的乘积. 正压力的大小可以由(3-12)式得出； 摩擦系数分为动摩擦系数与静摩擦系数，当两接触物体处于静止状态时，二者之间的摩擦系数即取为静摩擦系数,当两接触物体的相对运动速度较大处于运动状态时二者之间的摩擦系数即取为动摩擦系数.一般而言动摩擦系数和静摩擦系数与两接触物体的材料各属性以及表面的粗糙程度等相关因素有关,需要通过实验获得数据，以下表是常用的不同材料相接触的摩擦系数： 表3-1Material 1:Material 2:Mu static:Mu dynamic:Restitution coefficient:Dry steelDry steel0.700.570.80Greasy steelDry steel0.230.160.90Greasy steelGreasy steel0.230.160.90Dry aluminiumDry steel0.700.500.85Dry aluminiumGreasy steel0.230.160.85Dry aluminiumDry aluminium0.700.500.85Greasy aluminiumDry steel0.300.200.85Greasy aluminiumGreasy steel0.230.160.85Greasy aluminiumDry aluminium0.300.200.85Greasy aluminiumGreasy aluminium0.300.200.85AcrylicDry steel0.200.150.70AcrylicGreasy steel0.200.150.70AcrylicDry aluminium0.200.150.70AcrylicGreasy aluminium0.200.150.70AcrylicAcrylic0.200.150.70NylonDry steel0.100.060.70NylonGreasy steel0.100.060.70NylonDry aluminium0.100.060.70NylonGreasy aluminium0.100.060.70NylonAcrylic0.100.060.65NylonNylon0.100.060.70Dry rubberDry Steel0.800.760.95Dry rubberGreasy steel0.800.760.95Dry rubberDry aluminium0.800.760.95Dry rubberGreasy aluminium0.800.760.95Dry rubberAcrylic0.800.760.95Dry rubberNylon0.800.760.95Dry rubberDry rubber0.800.760.95Greasy rubberDry steel0.630.560.95Greasy rubberGreasy steel0.630.560.95Greasy rubberDry aluminium0.630.560.95Greasy rubberGreasy aluminium0.630.560.95