2024年5月11日发(作者：松下问童子全诗)

第三章 机械系统分析软件－ADAMS

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3.3.3 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

F

n

主要由等效刚度

k

以及幂指

数

q

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弹性

碰撞模型来计算出正确的

k

与

q

。Hertz弹性碰撞模型如下：



A

F

n

A

A



B

B

B

v





F



（a）碰撞前 （b）碰撞 （c）碰撞后

图3-3 弹性碰撞示意图



v



如图3-3所示，设某一半径为R的圆球体A以速度

v

飞向平面B，则该过程

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

F

n

同时物体A也发生了一定的变形



，Hertz模型指出

F

n

与



满足

如下关系：



9F



3







(3-14)

2



16ER



2

n

1

其中：

1

R



1

R



1

R

（R1,R2分别为碰撞点处两物体的曲率半径）

12

1



(1



1

)



(1



2

)

（E1,E2分别为两物体的材料弹性模量,



1

,

EE

1

E

2

22



2

分别为两物体的材料泊松比）

由式(3-14)我们可知

2



16RE

F

n





2

*





9



3

(3-15)

故而可以确定



16RE

2



k



9



(2) 碰撞函数中的阻尼参数

c

max

的确定

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第三章 机械系统分析软件－ADAMS

式(3-12)可以写成

F

n

k



n

D



(3-16)

其中

D

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

Grossley

[83]

曾提出确定

D

的方法：

D



n

(3-17)

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

t

(m)

表示碰撞达到最大穿透量的那一时在该图中

t

()

表示开始碰撞前的那一时刻，

t

()

表示开始碰撞结束后两物体分离的那一时刻。刻，在式(3-17)中阻尼系数

D

或

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

e

与两物体间的相对速度



()

来表示

其中



()

V

i

()

V

j

()

(

V

i

()

表示物体i碰撞接触前的速度，

V

j

()

表示物体j碰

撞接触前的速度)