虚拟样机详述Adams中接触的定义

在Adams中，有两种计算接触力的方法：补偿法和冲击函数法（两者的差别并不大）。

在此主要对使用较广的冲击函数法进行说明。

在Adams中，接触力可分解成两部分：正压力和摩擦力。

正压力使用impact 函数法进行计算，摩擦力使用Coulomb法进行计算。

接触正压力的计算模型
Adams根据Hertz contact theory，采用impact函数提供的非线性等效弹簧阻尼模型作为接触力的计算模型。

根据Impact函数来计算两个构件之间的接触力时，接触力由两个部分组成：一个是由于两个构件之间的相互切入而产生的弹性力；另一个是由相对速度产生的阻尼力。

其广义形式可以表示为：
F ni=Kδi e+CV i
式中：
F ni—法向接触力，单位为N。

K（Stiffness）—Hertz接触刚度，表示接触表面的刚度，单位为N/mm。

一般来说，刚度值越大，积分求解越困难，但是如果刚度值过小，就不能模拟两个构件之间的真实接触情况。

刚度是一个常值，应使用后面介绍的公式进行计算。

δi（Penetration Depth）—接触点的法向穿透深度，单位为mm。

注意：接触定义界面中输入的是阻尼达到最大值时的穿透深度（由碰撞动力学模型可知，两物体接触后，阻尼很快就达到最大值，且在接触过程中保持不变，因此，此时输入的穿透深度的取值应该越小越好。

同时考虑到ADAMS中的数值收敛性，一般可采用ADAMS中推荐的取值0.01 mm），并不是最大穿透深度（阻尼达到最大值后，构件之间的相互切入还可以继续）。

当接触点的法向穿透深度小于其临界值（接触定义界面中的输入值）时，阻尼系数是穿透深度的三次函数，当大于等于临界值时，阻尼值也到达其最大值，如下图所示。

e（Force Exponent）—力的指数，刚度项的贡献因子。

对于刚度比较大的接触，e>1，否则e<1。

对于金属常用1.3～1.5，对于橡胶可取2甚至3。

一般用1.5。

C（Damping）—阻尼系数，单位为N*sec/mm。

通常取刚度值的0.1~1﹪，一般取10-100N*sec/mm。

V i—接触点的法向相对速度，V i是δi的导数，单位为mm /sec。

Adams中的法向接触力是严格按照公式F ni=Kδi e+CV i计算所得的。

在后处理过程中，可以测得某一时间点两接触物体之间的实际穿透深度和相对速度，再结合接触定义时设定的刚度值、指数值和阻尼系数，可以使用公式F ni=Kδi e+CV i 计算出该时间点的法向接触力。

经验证，使用公式计算所得的结果和法向接触力仿真曲线中的结果是完全一致的。

接触定义中的摩擦力
在定义接触时，摩擦力的定义对接触力的测量结果有很大影响，定义摩擦力可以使接触力曲线更平滑，更趋近真实。

接触力中的摩擦力是接触正压力和摩擦系数的乘积。

Adams接触力中的摩擦是非线性摩擦模型，是动摩擦与静摩擦之间按照两接
触物体的相对滑移速度的相互转换，如下图所示。

图中v s为静摩擦转变速度，v d为动摩擦转变速度，μs为最大静摩擦系数，μd 为动摩擦系数，v s<v d，μs>μd。

当相对滑移速度的绝对值由0逐渐转变为v s，物体所受的是静摩擦，静摩擦系数的绝对值由0逐渐转变为μs；当相对滑移速度的绝对值由v s逐渐转变为v d 时，物体处于由静摩擦向动摩擦的转换过程中，摩擦系数的绝对值由μs逐渐转变为μd，当相对滑移速度的绝对值大于时v d，物体所受的是动摩擦，摩擦系数不变，为μd。

对于大部分相对运动的构件（如车轮和轨道），在实际中，两者之间的摩擦在绝大多数情况下都是动摩擦，所以一定要保证动摩擦系数的准确性（静摩擦系数的准确性相对来说就不是太重要了）。

静摩擦转变速度和动摩擦转变速度的单位为mm /s，数值一般都很小（相对于起重机大小车的运行速度），具体值的准确性也不是太重要。