ADAMS軟件中IMPACT函數(shù)參數(shù)的確定

1、3.3.3 ADAMS軟件中IMPACT函數(shù)參數(shù)的確定(1) 碰撞函數(shù)中的非線性彈簧參數(shù)的確定在使用ADAMS碰撞函數(shù)中，確定碰撞力大小主要由等效剛度以及冪指數(shù)兩個(gè)參數(shù)確定。為了合理的確定等效剛度以及冪指數(shù)，通常使用Hertz彈性碰撞模型來(lái)計(jì)算出正確的與。Hertz彈性碰撞模型如下：（a）碰撞前（c）碰撞后（b）碰撞圖3-3 彈性碰撞示意圖如圖3-3所示，設(shè)某一半徑為R的圓球體A以速度飛向平面B，則該過程分為以下三個(gè)主要過程：當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，物體A與物體B之間有力的作用，其中在碰撞時(shí)因?yàn)榕鲎伯a(chǎn)生了彈性力同時(shí)物體A也發(fā)生了一定的變形，Hertz模型指出與滿足如下關(guān)系： (3-14)其中： （R1,

2、R2分別為碰撞點(diǎn)處兩物體的曲率半徑）（E1,E2分別為兩物體的材料彈性模量, , 分別為兩物體的材料泊松比）由式(3-14)我們可知 (3-15)故而可以確定 (2) 碰撞函數(shù)中的阻尼參數(shù)的確定式(3-12)可以寫成 (3-16)其中為該式中的阻尼參數(shù)，為兩物體接觸時(shí)的相對(duì)移動(dòng)速度。Hund與Grossley83曾提出確定的方法： (3-17)在式(3-17)中被稱為滯后阻尼因子。在碰撞非線性彈簧阻尼模型中，碰撞過程會(huì)導(dǎo)致能量的損失，這是由碰撞的阻尼項(xiàng)造成的。圖3-4表示在碰撞過程中碰撞力的變化： 圖3-4 碰撞力的變化在該圖中表示開始碰撞前的那一時(shí)刻，表示碰撞達(dá)到最大穿透量的那一時(shí)刻，表示開

3、始碰撞結(jié)束后兩物體分離的那一時(shí)刻。在式(3-17)中阻尼系數(shù)或滯后阻尼因子需要確定。應(yīng)用經(jīng)典的沖量定理與能量守恒原理可以確定以上兩個(gè)變量。 根據(jù)能量守恒定理可知在碰撞前與碰撞后兩物體的動(dòng)能損失可以用恢復(fù)系數(shù)與兩物體間的相對(duì)速度來(lái)表示其中 (表示物體i碰撞接觸前的速度，表示物體j碰撞接觸前的速度) (3-18) (3-19)在碰撞過程中的能量損失也可以對(duì)碰撞力進(jìn)行積分來(lái)獲得84： (3-20)式(3-20)中與的取值與非線性彈簧項(xiàng)中對(duì)應(yīng)的取值相同.由式(3-20)可知滯后因子可以算得: (3-21)即在式(3-12)中由以上可知阻尼系數(shù)與兩碰撞物體本身材料屬性有關(guān)(楊氏模量,泊松比)。同時(shí)，也與

4、兩碰撞物體的外形輪廓有關(guān)。要得到恢復(fù)系數(shù)的大小,該值一般需由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 (3) 碰撞函數(shù)中的確定在IMPACT函數(shù)中,參數(shù)的作用在于兩物體接觸后當(dāng)兩物體的穿刺深度時(shí)，令非線性阻尼系統(tǒng)中的阻尼大小的取值為,當(dāng)時(shí),其非線性彈簧阻尼系統(tǒng)中的阻尼大小由STEP函數(shù)決定,其大小與穿刺深度的關(guān)系變化見圖3-5。 圖3-5由碰撞動(dòng)力學(xué)模型可知當(dāng)兩物體一產(chǎn)生接觸時(shí)就產(chǎn)生阻尼,并且阻尼系數(shù)的大小在一次完整的碰撞過程中是不變的,因此的取值應(yīng)該越小越好.同時(shí)考慮到ADAMS中的數(shù)值收斂性,一般可采用ADAMS中推薦的取值 (4) 碰撞函數(shù)中摩擦系數(shù)的確定 由式(3-13)可知摩擦力由Coulomb模型確定,即摩擦力

5、大小取決于作用于物體之上的正壓力大小與摩擦系數(shù)的乘積. 正壓力的大小可以由(3-12)式得出； 摩擦系數(shù)分為動(dòng)摩擦系數(shù)與靜摩擦系數(shù)，當(dāng)兩接觸物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，二者之間的摩擦系數(shù)即取為靜摩擦系數(shù),當(dāng)兩接觸物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較大處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)二者之間的摩擦系數(shù)即取為動(dòng)摩擦系數(shù).一般而言動(dòng)摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)與兩接觸物體的材料各屬性以及表面的粗糙程度等相關(guān)因素有關(guān),需要通過實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，以下表是常用的不同材料相接觸的摩擦系數(shù)： 表3-1Material 1:Material 2:Mu static:Mu dynamic:Restitution coefficient:Dry steelDry st

6、eel0.700.570.80Greasy 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

7、.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 aluminium0.100.060.70NylonGre

8、asy 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 aluminium0.630.560.95G