【Adams】"接觸力Contract force"淺談

一.前言

ADAMS 中的接觸力(contact force)可用來描述運動物體接觸時的相互作用力。在ADAMS 中有如下兩類接觸力:

1. 二維(2D)接觸:是指平面幾何形體之間的相互作用(比如圓弧、曲線和點)；
2. 三維(3D)接觸:是指實體之間的相互作用(比如球、圓柱、封閉的shell 、拉伸體和 旋轉體)。

Contact force 運用兩種不同的方法計算法向力:

1. 基於迴歸的接觸算法(Restitution-base contact)。ADAMS/Solver 用這種算法通過懲罰參數與迴歸係數計算接觸力。懲罰參數施加了單面約束，迴歸係數決定了接觸時的能量損失；
2. 基於碰撞函數的接觸算法(IMPACT-Function-based contact)。ADAMS/Solver 運用ADAMS 函數庫中IMPACT 函數來計算接觸力。

二.內容講解

IMPACT參數設置：

1. Stiffness 指定材料剛度。一般來說，剛度值越大，積分求解越困難；
2. Force Exponent 用來計算瞬時法向力中材料剛度項貢獻值的指數。其取值範圍爲Force Exponent ≥1，通常取1.5或更大，對於橡膠可取2甚至3；對於金屬則常用1.3~1.5；
3. Damping 定義接觸材料的阻尼屬性。取值範圍爲Damping ≥ 0，通常取剛度值的0.1~1﹪；
4. Penetration Depth 定義全阻尼(full damping)時的穿透值。在零穿越值時，阻尼係數爲零；ADAMS/Solver 運用三次STEP 函數求解這兩點之間的阻尼係數。其取值範圍爲Penetration Depth ≥ 0。

摩擦力參數設置：

1. Coulomb Friction 。指定摩擦模型爲dynamic friction ，而不是stiction ；
2. Static Coefficient (MU_STATIC)是當接觸點滑動速度小於Stiction Transition Velocity 值時的摩擦係數，取值範圍:MU_STATIC≥0；
3. Dynamic Coefficient (MU_DANAMIC)是當接觸點滑動速度大於Friction Transition Velocity 值時的摩擦係數，取值範圍：MU_STATIC≥0.1；
4. Friction Transition Velocity 用在庫倫摩擦中。當接觸點滑動速度逐漸增大時，摩擦係數從MU_STA TIC 到MU_DANAMIC 逐漸變化。當滑動速度等於Friction Transition Velocity 指定值時，摩擦係數爲MU_DANAMIC 。過小的Friction Transition Veloc ity 值將導致積分困難，一般Friction Transition Velocity ≥ Error*5; 其中Error 爲積分誤差，其默認值爲1E-3。取值範圍Friction Transition Velocity ≥Stiction Transition Velocity；
5. Stiction Transition Velocity 用在庫倫摩擦中。當接觸點滑動速度逐漸減小時，摩擦係數從MU_DANAMIC 到MU_STATIC 逐漸變化。當滑動速度等於Stiction Transition Velocity 指定值時，摩擦係數爲MU_STATIC 。過小的Stiction Transition Velocity 值將導致積分困難，一般Stiction Transition Velocity ≥ Error。