設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇

01

概述

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖1

在兩個幾何物體之間,可以定義二維接觸或者三維接觸。Adams Solver計算兩個物體之間的接觸力是有條件的,當兩個幾何之間不存在滲入深度時,接觸力為零,存在滲入深度,才會有接觸力。Adams支持多部件之間的接觸定義、摩擦的定義、二維幾何之間的接觸以及三維實體的接觸。除了球與平面的接觸,其他二維幾何與三維實體的接觸暫時還不支持。

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖2

圖1:接觸的定義


02

接觸中支持的幾何類型

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖3

表1:接觸支持的類型

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖4
設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖5

Adams也支持非實體的三維幾何,比如曲面閉合的shell單元。


03

接觸法向力的定義方法

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖6

除了用戶自定義的方法外,接觸算法包括碰撞函數接觸算法和彈性恢復算法。

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖7

3.1  碰撞函數接觸算法

在幾何沒有任何交疊(滲入)時,接觸力為0;當開始交疊時,將會產生接觸力。對于碰撞函數算法的接觸法向力公式如下:

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖8

其中:

k 為剛度;

g 為接觸滲入深度,兩個幾何重疊體積的中心點至兩個幾何的最近表面均會有相應的點,上述兩個表面點的距離即為滲入深度,具體如圖2所示;

e 為回彈力指數;

dmax 為最大阻尼系數對應的滲入深度;

cmax 為最大阻尼系數,即接觸定義對話框中的”damping”。


設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖9

圖2 滲入深度圖示


設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖10

3.2 彈性恢復算法

彈性恢復算法的接觸法向力公式如下:

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖11

其中:

p 為罰值;

ε 為恢復系數;

dg/dt 為接觸點位置的接觸速度。

此時文件夾內多出mdf文件如下圖所示。


恢復系數ε是接觸法向力的主要影響因素,取值為0~1之間,當取值為1時,為彈性接觸;取值為0時,為非彈性接觸。

罰值類似于碰撞函數接觸算法中的剛度,但是該值與接觸的幾何材料沒有任何關聯。該參數的默認值為1.0e5,單位為阻尼單位N/(mm/sec)。

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖12

3.3 兩種接觸方法的選擇

?  彈性恢復算法更適用于動態或間歇的接觸,應用于持續的接觸時,可能出現輕微顫動的情況;

?  彈性恢復算法嘗試模擬完美的接觸約束,所以在接觸事件中,無法評估接觸滲入量和法向力;

?  彈性恢復算法相比碰撞函數算法,更接近能量守恒法則,所以在研究系統的能量損失時,彈性恢復算法更為合適;

?  相比于彈性恢復算法,碰撞函數算法更為穩健,對誤差容差不敏感,所以碰撞函數算法更為推薦,也是唯一能夠進行柔性接觸定義的方法。


04

接觸摩擦

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖13

Adams的摩擦區域包括三個區域,分別為靜態區、過渡區以及動態區。具體的摩擦系數變化如下公式及圖3所示。

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖14

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖15

圖3:摩擦系數與速度的關系


05

后續

設計仿真 | Adams接觸定義指南:開篇的圖16

敬請關注“Adams接觸定義指南:碰撞函數的參數設置”、“Adams接觸定義指南:接觸參數調試案例”以及“Adams接觸定義指南:柔性體接觸”等內容。

文章來源海克斯康工業軟件

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