設(shè)計仿真 | Adams接觸定義指南（五）：柔性體接觸及技巧

柔性接觸方程是基于線性柔性體的模態(tài)求解的方式進(jìn)行建立的。柔性體的實時節(jié)點位置是通過模態(tài)疊加的方式進(jìn)行計算。接觸計算中，柔性體的三角形網(wǎng)格被視為小的面幾何。柔性體接觸位置的計算與剛性體接觸位置的計算方法一樣，均使用同樣的技術(shù)，參考接觸指南（一）。柔性體的接觸應(yīng)用IMPACT方法計算接觸力，罰函數(shù)的方法不再支持柔性體的接觸定義。本文主要針對柔性體的接觸理論、接觸計算的方法以及接觸參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行闡述。

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柔性體接觸的理論

柔性體接觸理論主要把包括如下幾個方面：

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柔性體接觸計算的原理

不管是剛體、柔性體、2D或者3D單元，接觸力的計算均需要滲透深度作為接觸函數(shù)的輸入，從而得到接觸過程中的接觸力。

接觸類型為柔性體與柔性體的接觸類型時，幾何通過每個物體的曲面節(jié)點的網(wǎng)格定義。而有限元網(wǎng)格的節(jié)點被分組成三角形。當(dāng)柔性體接觸時，將會形成一個相交的空間區(qū)域。只有該相交區(qū)域內(nèi)的節(jié)點，會產(chǎn)生接觸的作用力。而總的接觸力會分布到各個節(jié)點上，節(jié)點的接觸力的大小與各個節(jié)點的滲透深度成正比關(guān)系。

當(dāng)相交空間的區(qū)域內(nèi)I柔性體與J柔性體各自節(jié)點的數(shù)量不一樣時，這種情況并不會影響接觸力的計算。因為柔性體的相關(guān)接觸關(guān)系，需要保證整個接觸區(qū)域的接觸力合力大小相等方向相反。而節(jié)點數(shù)量不一致，并不違反上述的要求。

03

柔性體接觸的限制

01柔性體的接觸定義是基于線性理論，對于大變形的接觸，結(jié)果精度相比實際會有一定的出入；

02柔性體接觸定義類似于使用接觸函數(shù)，而接觸函數(shù)是一個非線性彈簧阻尼器。對于接觸應(yīng)力的獲取，推薦應(yīng)用非線性有限元進(jìn)行分析；

03柔性體是基于模態(tài)的方法建立的，意味著接觸力的求解是基于模態(tài)振型求解的，故在進(jìn)行有限元mnf輸出時，需要確保柔性體的模態(tài)數(shù)量能夠滿足分析的工況；

04可以應(yīng)用模態(tài)應(yīng)力恢復(fù)得到柔性體的應(yīng)力，但需要擁有Adams/Durability的license；

05柔性體的接觸計算需要應(yīng)用C++求解器，同時只支持IMPACT方法。

04

柔性體接觸參數(shù)的設(shè)置

柔性體的接觸參數(shù)的設(shè)置方法可參考剛體的接觸參數(shù)的設(shè)置方法。

■接觸剛度

■ 接觸力指數(shù)

■ 最大滲透深度

■ 最大接觸阻尼Cmax

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接觸求解設(shè)計技巧

01為了避免模型文件過大，可在輸出柔性體的過程中，只保留柔性體接觸區(qū)域的網(wǎng)格，非接觸區(qū)域定于為PLOTELs單元，或者應(yīng)用Adams/Flex工具對柔性體文件進(jìn)行優(yōu)化（參考“應(yīng)用AdamsFlex處理模態(tài)中性文件-上篇”）

02嘗試應(yīng)用誤差為0.01的SI2積分器或者默認(rèn)誤差值1E-5或者更小的誤差的HHT積分器；

03初始仿真，可將輸出步長定義為0.001，如果運行很好，可進(jìn)一步增加步長;

04可嘗試將校正器corrector從origin調(diào)節(jié)為modified類型;

05由于低階次的積分器相比于高階次積分器更為穩(wěn)定，可以將積分器中的最大階次Kmax設(shè)置為2;

06防止積分器應(yīng)用更大的積分步長，將HMax設(shè)置為較小的數(shù)值，避免因為積分步長過大而出現(xiàn)報錯問題；

07設(shè)置插值方式Interpolate=On，這種設(shè)置不會強(qiáng)制積分器步長與輸出步長一致；

08為避免生成過多無用的接觸類數(shù)據(jù)，減少結(jié)果文件的輸出，可將Save Files調(diào)節(jié)為No。

圖1 求解器的設(shè)置