主要内容

空间接触力

在一对连接的体之间涂上接触力

  • 库:
  • Simscape / Multibody /力和扭矩

描述

空间接触力块使用惩罚方法模拟一对体之间的接触。该方法允许体渗透少量以计算接触力。该块在连接的基座和从动体之间施加正常和摩擦接触力。

使用经典弹簧阻尼系统的力方程来计算正常接触力。在接触期间,正常接触力与其相应的渗透深度和速度成比例。的过渡区宽度指定力方程的过渡区域。虽然穿透深度移动通过过渡区域,但块平滑地升高了力。在过渡区域的末端,施加完全刚度和阻尼。在反弹上,刚度和阻尼力均平稳地减少到零。这种平滑的过渡消除了力方程中的不连续性,并消除了过零事件。较大的过渡区宽度,光滑的过渡趋势接触力。相比之下,作为过渡区宽度当接触力趋近于零时,接触力趋向于有一个尖锐的过渡,表现为不连续问题。

更好地检测何时值过渡区宽度很小,空间接触力块支持可选的金宝app零交叉检测。零交叉事件仅在分离距离从正或零变为负时发生,反之亦然。

请注意

的过零检测空间接触力块与Simulink的原始零交叉检测不同金宝app®块,如从文件积分商,因为力方程空间接触力是连续的。有关Simulink块的零交叉检测的更多信息,请参阅金宝app零交叉检测

每个主体都有一个接触框架,其原点位于接触点及其z- 与接触法线方向对齐。当表面靠近接触点时,接触正常是接触点处的向外表面。当表面不光滑时,使用其他方式计算接触法线,但它总是从主体附近向外指向接触点。在连续接触期间,随着接触点移动,接触框架在主体周围移动。

图中显示了基座体的接触框架。接触力作用于接触架原点处的两个固体,符合牛顿第三定律:

  1. 正常力量,fn,它与z- 联系框架的轴。该力将固体分开推动以减少渗透。

  2. 摩擦力,ff,位于接触面内。这个力与两个物体在穿透区域附近的相对切向速度相反。

空间接触力块支持各种几金宝app何形状和体。例如,它支持Body Eleme金宝appnts库中的所有实体块和无限的飞机观点曲线和曲面库中的块。

请注意

  • 为了文件实旋转固体块,它们的物理属性(例如质量和惯性)都是基于真实几何形状,但是接触建模基于凸船几何。有关示例,请参阅下图。

固体之间的触点

当真正的几何形状存在算法复杂度时,通常用于表示几何边界的凸面。凸壳是最小的凸多面型,包含真实几何形状的所有顶点。对于凸壳,外部角度(α.)在一对相邻面之间必须大于或等于180度。

凸包

港口

几何学

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与模型中的基帧相关联的几何端口。

与模型中的跟随器帧相关联的几何端口。

输出

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两个固体元素之间的分离距离。

依赖性

要启用此端口,请选择感测分离距离

两个固体元件之间的正常接触力的大小。

依赖性

要启用此端口,请选择感知正常力量

两个固体元件之间的摩擦接触力的幅度。

依赖性

要启用此端口,请选择感知摩擦力mag

参数

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正常力量

弹簧刚度是一个常数,表示两个碰撞固体的接触力。弹簧刚度值越大,实体单元之间的接触越硬。

阻尼系数是恒定值,表示来自碰撞固体的能量损失。阻尼系数的值越大,当几何形状碰撞时损失的能量越多,接触振动越快。值为零,可用于模拟完全弹性的碰撞,这些碰撞节省能量。

过渡区宽度,用穿透深度表示。区域越小,接触开始越尖锐,求解所需的时间步长也越小。减小过渡区域可提高模型精度,而扩大过渡区域可提高仿真速度。

摩擦力

摩擦力是在接触框架中切向并垂直于正常力的力。选择光滑的粘滑运动产生更真实的接触动力学。

光滑的粘滑运动

什么时候光滑的粘滑运动选择,摩擦力相对于渗透区域附近的相对切向速度是连续的。本图显示了摩擦力如何受到影响:

μ.静止的静摩擦系数是μ吗动态是动态摩擦系数,而V填料是临界速度。

没有任何

什么时候没有任何被选中,没有施加摩擦力。

当切向速度接近零时,摩擦力的大小和法向力的大小之比。

这个值是由接触固体的材料特性决定的。它总是非负的,通常小于1,尽管对于高摩擦材料,值可能大于1。在大多数情况下,该值应高于动态摩擦系数

依赖性

启用此参数,设置方法光滑的粘滑运动

当切向速度大时,摩擦力幅度的大小与法向力的大小的比率。

这个值是由接触固体的材料特性决定的。它总是非负的,通常小于1,尽管对于高摩擦材料,值可能大于1。在大多数情况下,该值应低于静摩擦系数

依赖性

启用此参数,设置方法光滑的粘滑运动

当临界速度等于切向速度的幅度时,有效的摩擦系数等于指定的摩擦系数静摩擦系数.随着切向速度的幅度超出该值的增加,随着渐近渐近的有效摩擦系数渐近地接近指定的动态摩擦系数

依赖性

启用此参数,设置方法光滑的粘滑运动

感应

选择测量两个固体之间的分离距离。如果两个实体不贯通,这是非负值,等于两个几何图形之间的最小距离。如果两个固体是穿透的,这是一个负值,等于穿透深度。

选择测量两个连接的固体体之间的正常接触力的大小。

选择测量两个连接的固体之间的摩擦接触力的大小。

零点

选择以检测每个联系人的开始和结尾作为零交叉事件。当分离距离从正或零变为负,反之亦然时,会发生零交叉事件。

模型例子

扩展能力

C / C ++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和C ++代码。金宝app

介绍了R2019b