ADAMS软件中IMPACT函数参数的确定(精)

1、第三章机械系统分析软件ADAMS253.3.3 ADAMSADAMS 软件中 IMPACTIMPACT 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 Fn主要由等效刚度k以及幕指数q两个参数确定。为了合理的确定等效刚度以及幕指数，通常使用Hertz 弹性如图 3-3 所示，设某一半径为 R 的圆球体 A 以速度 v 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 Fn同时物体 A 也发生了一定的变形:.，Hertz 模型指出 Fn与满足如下关系:(3-14)

2、其中:11R( R1,R2 分别为碰撞点处两物体的曲率半径)1E( 2)E/ E1,E2 分别为两物体的材料弹性模量,J2分别为两物体的材料泊松比)由式(3-14)我们可知故而可以确定碰撞模型来计算出正确的k与q。Hertz 弹性碰撞模型如下:(a)碰撞前(C)碰撞后Fn屛屛2*16RE2(3-15)6图 3-3弹性碰撞示意图9Fn2J6ER2/ 216RE、926第三章机械系统分析软件ADAMS碰撞函数中的阻尼参数 Cmax的确定第三章机械系统分析软件ADAMS27式(3-12)可以写成Fn二 k、nD、.(3-16)其中D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Gro

3、ssleJ83曾提出确定D的方法：D 二丄.n(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：Ftg. 2. iltznr cainiact forte mKMlel “iihOuiinpirig (ai conttcE. force vers-ua irMfc-ntadon.ATK! Ch) sin士igaGcn图 3-4 碰撞力的变化在该图中t(J表示开始碰撞前的那一时刻，t(m)表示碰撞达到最大穿透量的那一时刻,t()表示开始碰撞结束后两物体分离的那一时刻。在式(

4、3-17)中阻尼系数D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 e 与两物体间的相对速度来表示其中、：(T二(今-Vj3 ( V/T 表示物体 i 碰撞接触前的速度，Vf 表示物体 j 碰 撞接触前28第三章机械系统分析软件ADAMS的速度)第三章机械系统分析软件ADAMS29m(eff)(1-e2)(3-18)(eff)mmjmimj(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判2J3K(-)3(3-20)式(3-20)中K与n的取值与非线性弹簧项中对应的取值相同由式(

5、3-20)可知滞后因子J可以算得:23K(1-e)46(一(3-21)即在式(3-12)中Cmax= D =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e的大小,该值一般需由实验 测定。(3) 碰撞函数中dmax的确定在 IMPACT 函数中,参数dmax的作用在于两物体接触后当两物体的穿刺深度-dmax时，令非线性阻尼系统中的阻尼大小的取值为D,当0 ：dmax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。30第三章机械系统分析软件ADAMS由碰撞动力学模型可知

6、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dmax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dmax= 0.01mm(4)碰撞函数中摩擦系数的确定由式(3-佝可知摩擦力由 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Jd与静摩擦系数s,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

7、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：第三章机械系统分析软件ADAMS31表 3-1Material 1:Material 2:Mu static:Mu dyn amic:Restituti on coefficient:Dry steelDry steel0.700.570.80Greasy steelDry steel0.230.160.90Greasy steelGreasy steel0.230.160.90. . . .Dry alumi niumDry steel0.700.500.

8、85Dry alumi niumGreasy steel0.230.160.85Dry alumi niumDry alumi nium0.700.500.85Greasy aluminiumDry steel0.300.200.85Greasy aluminiumGreasy steel0.230.160.85Greasy aluminiumDry alumi nium0.300.200.85Greasy aluminiumGreasy aluminium0.300.200.85AcrylicDry steel0.200.150.70AcrylicGreasy steel0.200.150.

9、70AcrylicDry alumi nium0.200.150.70AcrylicGreasy aluminium0.200.150.70AcrylicAcrylic0.200.150.70NylonDry steel0.100.060.70NylonGreasy steel0.100.060.70NylonDry alumi nium0.100.060.7032第三章机械系统分析软件ADAMSNylonGreasy aluminium0.100.060.70第三章机械系统分析软件ADAMS33LNylonAcrylic0.100.060.65NylonNylo n0.100.060.70D

10、ry rubberDry Steel0.800.760.95Dry rubberGreasy steel0.800.760.95Dry rubberDry alumi nium0.800.760.95Dry rubberGreasy aluminium0.800.760.95Dry rubberAcrylic0.800.760.95Dry rubberNylo n0.800.760.95jDry rubberDry rubber0.800.760.95Greasy rubberDry steel0.630.560.95Greasy rubberGreasy steel0.630.560.95Greasy rubberDry alumi nium0.630.560.95Greasy rubberGreasy aluminium0.630