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1、第三章 机械系统分析软件ADAMS 253.3.3 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nFk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q性碰撞模型来计算出正确的 与 。Hertz 弹性碰撞模型如下：kq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v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
2、了一定的变形 ，Hertz 模型指出 与 满足nFnF如下关系：(3-14)12396nFER其中：（R1,R2 分别为碰撞点处两物体的曲率半径）12R（E1,E2 分别为两物体的材料弹性模量, , 2()()EE 1分别为两物体的材料泊松比）2由式(3-14)我们可知(3-15)23216*9nRF故而可以确定 2Ek(2) 碰撞函数中的阻尼参数 的确定maxcvAB AB vABnFF（a）碰撞前 （c）碰撞后（b）碰撞第三章 机械系统分析软件ADAMS26式(3-12)可以写成(3-16)nFkD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DGrossley83
3、曾提出确定 的方法：(3-17)n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()t ()mt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D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e()其中 ( 表示物体 i 碰撞接触前的
4、速度， 表示物体 j 碰()()()ijV)iV()jV撞接触前的速度)第三章 机械系统分析软件ADAMS 27(3-18)2()1)efTm(3-19)()ijef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) mefnn mKdddDT 0 )(3322式(3-20)中 与 的取值与非线性弹簧项中对应的取值相同.K由式(3-20)可知滞后因子 可以算得:(3-21)(2413e即在式(3-12)中 nDcmax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e测定。(3)
5、 碰撞函数中 的确定maxd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maxd Dmax0d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。第三章 机械系统分析软件ADAMS28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maxd虑到 ADAMS 中的数值收敛性 ,一般可采用 ADAMS 中推荐的取值md01.ax(4) 碰撞函数中摩擦系数的确定由式(3-13)可知摩
6、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ds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 3-1第三章 机械系统分析软件ADAMS 29Material 1: Material 2: Mu static: Mu d
7、ynamic: Restitution coefficient:Dry steel Dry steel 0.70 0.57 0.80Greasy steel Dry steel 0.23 0.16 0.90Greasy steel Greasy steel 0.23 0.16 0.90Dry aluminium Dry steel 0.70 0.50 0.85Dry aluminium Greasy steel 0.23 0.16 0.85Dry aluminiumDry aluminium 0.70 0.50 0.85Greasy aluminium Dry steel 0.30 0.20
8、0.85Greasy aluminium Greasy steel 0.23 0.16 0.85Greasy aluminiumDry aluminium 0.30 0.20 0.85Greasy aluminiumGreasy aluminium 0.30 0.20 0.85Acrylic Dry steel 0.20 0.15 0.70Acrylic Greasy steel 0.20 0.15 0.70Acrylic Dry aluminium 0.20 0.15 0.70Acrylic Greasy aluminium 0.20 0.15 0.70Acrylic Acrylic 0.2
9、0 0.15 0.70Nylon Dry steel 0.10 0.06 0.70Nylon Greasy steel 0.10 0.06 0.70Nylon Dry aluminium 0.10 0.06 0.70Nylon Greasy aluminium 0.10 0.06 0.70Nylon Acrylic 0.10 0.06 0.65Nylon Nylon 0.10 0.06 0.70第三章 机械系统分析软件ADAMS30Dry rubber Dry Steel 0.80 0.76 0.95Dry rubber Greasy steel 0.80 0.76 0.95Dry rubbe
10、r Dry aluminium 0.80 0.76 0.95Dry rubber Greasy aluminium 0.80 0.76 0.95Dry rubber Acrylic 0.80 0.76 0.95Dry rubber Nylon 0.80 0.76 0.95Dry rubber Dry rubber 0.80 0.76 0.95Greasy rubber Dry steel 0.63 0.56 0.95Greasy rubber Greasy steel 0.63 0.56 0.95Greasy rubberDry aluminium 0.63 0.56 0.95Greasy rubberGreasy aluminium 0.63 0.56 0.95Greasy rubber Acrylic 0.63 0.56 0.95Greasy rubber Nylon 0.63 0.56 0.95Greasy rubber Dry rubber 0.63 0.56 0.95Greasy rubberGreasy rubber 0.63 0.56 0.95第三章 机械系统分析软件ADAMS 31
