主要内容

空间接触力

在一对相连的物体之间施加接触力

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  • 模拟场景/多体/力和力矩

描述

这个空间接触力块模型的一对身体之间的接触使用惩罚方法。这种方法允许物体穿透少量来计算接触力。该块在连接的底座和从动件之间施加法向接触力和摩擦接触力。

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。这个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。较大的过渡区宽度时,接触力的过渡趋势越平滑。相反,作为过渡区宽度当接触力减小到零时,接触力倾向于有一个更尖锐的过渡,表现为一个不连续的问题。

以便更好地检测触点时的值过渡区宽度小,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。

信号的过零检测空间接触力块与Simulink的原始过零检测不同金宝app®块,如从文件积分器,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-轴与接触法向对齐。当接触点附近的表面光滑时,接触法线为接触点处的外表面法线。当表面不光滑时,用其他方法计算接触法线,但它总是从接触点附近的身体向外。在连续接触过程中,接触架随着接触点的移动而在身体周围移动。

该图显示了底座主体的接触框架。根据牛顿第三定律,接触力作用于接触框架原点处的两个实体:

  1. 法向力,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,它位于接触面中。该力与靠近穿透区域的两个物体之间的相对切向速度相反。

这个空间接触力块支持各种几金宝app何形状和体。例如,它支持身体元素库中的所有实金宝app体块和无限平面块在曲线和曲面库。

  • 为了锉刀旋转固体块,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。

固体之间的接触

当真实几何存在算法复杂度时,凸包通常用来表示几何边界。凸包是最小的凸多面体,它包含一个真几何体的所有顶点。对于凸包,外角(α)在一对相邻面之间必须大于或等于180度。

凸包

港口

几何

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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

要启用该端口,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

要启用该端口,请选择意义上的法向力.

两个固体元件之间的摩擦接触力的大小。

依赖性

要启用该端口,请选择感觉摩擦力Mag.

参数

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法向力

弹簧刚度是一个常数值,表示两个碰撞实体的接触力。弹簧刚度值越大,实体图元之间的接触就越困难。

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,表示为穿透深度。区域越小,接触开始越尖锐,解算器所需的时间步长越小。减少过渡区域可以提高模型精度,而扩展过渡区域可以提高仿真速度。

摩擦力

摩擦力是在接触框架中切向并垂直于正常力的力。选择光滑粘滑生成更真实的接触动力学。

光滑粘滑

光滑粘滑选择,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静止的是静摩擦系数,μ动态的是动态摩擦系数,而V暴击是临界速度。

没有一个

没有一个被选中,没有施加摩擦力。

切向速度接近零时摩擦力大小与法向力大小之比。

该值由接触固体的材料特性决定。它始终为非负且通常小于1,但对于高摩擦材料,值可能大于1。在大多数情况下,此值应高于动摩擦系数.

依赖性

启用此参数,设置方法光滑粘滑.

当切向速度较大时,摩擦力的大小与法向力的大小之比。

该值由接触固体的材料特性决定。它总是非负,通常小于一个,尽管高摩擦材料可能大于一个。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,设置方法光滑粘滑.

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摩擦系数.

依赖性

启用此参数,设置方法光滑粘滑.

传感

选择以测量两个实体之间的分离距离。如果两个实体未穿透,则该值为非负值,等于两个几何体之间的最小距离。如果两个实体正在穿透,则该值为负值,等于穿透深度。

选择测量两个连接实体之间的法向接触力的大小。

选择测量两个连接的固体之间的摩擦接触力的大小。

零交叉

选择将每个接触的开始和结束检测为过零事件。当分离距离由正或零变为负时,即发生过零事件,反之亦然。

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

在R2019b中引入