Adams接觸定義指南：接觸參數(shù)調試案例

Cruise

2023年9月19日 16:36

本案例為挖掘機鏟斗與貨車尾箱接觸的案例。

圖1 接觸案例

步驟1 應用赫茲理論計算剛度K

計算剛度K所需要的參數(shù)主要包括接觸單元的彈性模量，泊松比以及接觸球體半徑。本案例為挖掘機的鏟斗與礦車尾門的接觸，均為鋼材料，具體的參數(shù)如下：

通過上述的輸入，可以計算合成彈性模量E*的大小，根據計算公式：

可以計算得到合成的彈性模量E*=1.15E11 N/m²

挖掘機的鏟斗與尾門的接觸，鏟斗接觸單元為平面，故R_tooth=∞，而尾箱接觸單元為類圓柱形狀，R_tailgate=0.1m。根據如下公式：

計算得到等效半徑R=0.1m。

根據剛度計算公式：

可以推導出接觸剛度K=4.85E¹⁰N/m ；對于金屬材料的光滑實體，接觸指數(shù)可初步定義為e=3/2。接觸阻尼相對于接觸剛度相差兩個量級，同時計算的剛度K相比于默認值（默認值為1E⁸N/m）大兩個數(shù)量級，故最大阻尼系數(shù)的初始值可定義為1E6 N·sec/m，最大滲透深度d_max可初始定義為等效半徑R的1%，即d_max=1%*R=0.001m。根據上述各個參數(shù)的初始值進行第一次的仿真分析計算。

圖2 接觸力計算結果

步驟2 應用垂向接觸力計算滲透深度

根據垂向接觸力、等效半徑、合成的彈性模量以及滲透深度計算的公式，可以求解接觸過程中的滲透深度。具體公式如下：

根據上述計算的滲透深度，可以計算出新的最大滲透深度d_max=30%*δ =0.001，根據最新的最大滲透深度進行第二次仿真分析。具體結果如下：

圖3 接觸剛度力與阻尼力的占比關系以及滲透深度的曲線

從上圖的曲線結果可知，接觸力剛度力(8.67E6 N)與阻尼力(1.7E6 N)的比值為5.1:1，相對于理想狀態(tài)偏差較大(理想的占比關系為阻尼力:剛度力=1:9)，故接下來需要調小阻尼系數(shù)弱化阻尼力的占比。

步驟3 調節(jié)阻尼

為了弱化步驟2中阻尼力的占比，需要將阻尼調小，本文最終將阻尼值調節(jié)為6.0E5 N·sec/m。具體的仿真結果如下。

圖4 接觸剛度力與阻尼力的占比關系以及滲透深度的曲線

調節(jié)好阻尼值后，從上圖的曲線結果可知，接觸力剛度力(9.27E6 N)與阻尼力(1.04E6 N)的比值為8.94:1，調試結果相對比較理想。

步驟4 調節(jié)最大滲透深度

根據步驟3中計算的垂向接觸力，根據滲透深度計算的公式，再次計算接觸過程中的滲透深度。具體公式如下：

仿真的最大滲透深度為0.0033，相比于計算值相差不大，所以最大滲透深度不再需要調節(jié)。

步驟5 若有必要，調節(jié)剛度

仿真的滲透深度需要接近于手動計算的滲透深度，如果剛度力與阻尼力的占比關系仍不能接受或者求解的最大滲透量不正確，則需要調節(jié)剛度部分。而影響剛度力大小的參數(shù)主要為剛度和力指數(shù)。

1）剛度值主要影響中后段；

2）力指數(shù)主要影響起始段。

圖5 不同接觸剛度和力指數(shù)下的接觸剛度力的曲線趨勢

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