ADAMS函数的使用技巧
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
MOTION_1.ANG
STEP 函数是 3 次多项式逼近阶跃函数，因为具有特定的
频率响应特性而被广为采用，常用于描述阶跃函数、脉冲函数
等。此外，ADAMS 中还提供了 STEP5 函数，它是 5 次多项式逼
近阶跃函数，用法与 STEP 函数一样。
STEP 函数的数学表达式为：
xxh0,x≤x0
x
x x x x x
同 STEP 函数一样，IF 函数也可以使用多层嵌套，如： IF (time- 0.2:0D,0D,if (time- 0.4:25000D* (time- 0.2),5000D,if (time- 0.6:5000D,5000D,if(time- 0.8:- 25000D*(time- 0.8),0D,0D))) ),表示如图 2 所示。
其中： Displacement Variable 是实时位移变量值，通过 DX、DY、 DZ、DM 等函数实时测量； Velocity Variable 是实时速度变量值，通过 VX、VY、VZ、 VM 等函数实时测量； Trigger for Displacement Variable 是激发碰撞力的位移测
STEP=
xx
xxh0+(h1-
h0)*
x
x- x0 x1- x0
2
*
3-
2*
x- x0 x1- x0
,x0<x<x1
x
xxxh1.x≥x1
Step 函数的使用格式为：
STEP (x, x0, h0, x1, h1)
其中：
x 为自变量，可以是时间或时间的任一函数；
x0 为 STEP 函数自变量的开始值，可以是常数或函数表
x3, h2)）））） 如果需要的话，还可以按相同的方式进行更多层的嵌套。 若要表示如图 1 所示曲线，则： step (time,0,0d,0.2, (step (time,0.2,0d,0.4, (step (time,
0.4,5000d,0.6, (step(time,0.6,5000d,0.8,(step(time,0.8,0d,1.0,0d))
AKISPL( TIME , 0 , SPLINE_1,0) 图形如图 5 所示：
图 3 “Modify S pline …”对话框
如按图 3 输入数值，所得样条线如图 4：
Y
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0 0.0
0.1
0.2
Spline:model_1.SPLINE_1
达式或设计变量；
x1 为 STEP 函数自变量的结束值，可以是常数、函数表达
式或设计变量；
h0 为 STEP 函数的初始值，即 x=x0 时 STEP 函数的取值，
可以是常数、设计变量或其它函数表达式；
h1 为 STEP 函数的最终值，即 x=x1 时 STEP 函数的取值，
图 1 S TEP 函数 STEP 函数还有另一种使用方式： STEP (x, x0, h0, x1, h1)+STEP (x, x1, h2, x2, h3)+STEP (x, x2, h4, x3, h5)+…… 若表示图 1 时，则： step (time,0,0d,0.2,0d)+step (time,0.2,0d,0.4,5000d)+step (time, 0.4,0d,0.6,0d)+step (time,0.6,0d,0.8,- 5000d)+step (time,0.8,0d,1.0, 0d) 比较以上两种方法可以看出，第一种思路比较清晰，第二 种比较简洁。
为了在虚拟样机建模过程中，尽量准确地模拟机械系统 复杂的现实环境，ADAMS 提供了多达 11 种函数供用户使用， 充分利用这些函数，将使建模和仿真更加精确和高效。现通过 实例对一些 ADAMS 中常用函数的使用方法做些阐述。
1 S te p 函数
可以是常数、设计变量或其它函数表达式。 STEP 函数可以使用多层嵌套，使用方式如下： STEP (x, x0, h0, x1,（STEP (x, x1, h1, x2,（STEP (x, x2, h2,
参考文献： [1］郑建荣.ADMAS 虚拟样机技术入门与提高[M].北京:机械工业出版
社,2002. [2] 郑 凯，胡仁喜，陈鹿民.ADAMS2005 机械设计高级应用实例[M].北
京：机械工业出版社，2006. [3］王国强.虚拟样机技术及其在 ADAMS 上的实践[M].西安:西北工业
大学出版社,2002. [4] 李增刚.ADAMS 入门详解与实例[M].北京：国防工业出版社，2006. [5] 陈立平,张云清,任卫群,覃 刚,等.机械系统动力学分析及 ADAMS
《装备制造技术》2008 年第 11 期
择“Import … ”，然 后 在 出 现 的“File Import”对 话 框 中 将“File Type”选为 Test Data(*.*)。这这时对话框会出现变化，在新对话 框中的“File Type”下面复选框上选中“Create Spline”，然后在 “File to Read”文本框中输入所需读入的数据文件的文件名或 单击右键后从“Brouse…”菜单中选择所需读入的数据文件。此 外，若所输入的数据第 N 列是自变量，则在“Independent Colume Index”文本框中输入数字“N”。然后，单击“OK”即可生成 一条新样条线。
4 AKIS P L 函数
3 S pline 函数
图 2 IF 函数
Spline 是样条函数，用于创建样条线，有以下三种构建方 法：
（1）输入数据生成一条新样条线。通过 build→data elememnt→spline→new 打开如图 3 所示 "Modify Spline …" 对话 框，直接输入相应点坐标即可生成样条线。
Equipment Manufactring Technology No.11，2008
ADAMS 函数的使用技巧
钟小勇 1，李凤英 2
(广西大学，1.机械工程学院；2.轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004）
摘要：通过对一些 ＡＤＡＭＳ 函数的具体使用技巧的详细介绍和阐述，深入了解和具体掌握函数的基本使用方法，以利用这些函数定义 更为复杂的结构，更为灵活地应用 ＡＤＡＭＳ 软件进行精确高效的建模与仿真，从而缩短虚拟样机建模所用时间，降低开发成本，提高 虚拟样机模型的合理性和准确性，得到更为精确、更符合实际的结果，为科学研究提供更为可靠的依据。 关键词：ＡＤＡＭＳ；函数；仿真
2 IF 函数
IF 函数的使用格式为： IF(expwk.baidu.com1: expr2, expr3, expr4)
收稿日期：2008- 08- 29 作者简介:钟小勇（1986—），男，江西瑞金人，研究方向：机械工程及自动化；李凤英（1985—），女，江西瑞金人，研究方向：轻化工程。
100
其中，x1 为判断条件，若 x1<0，则返回 x2，若 x1＝0，则返 回 x3，若 x1>0，则返回 x4。
应用教程[M].北京：清华大学出版社，2005.
Usage Skills of Several ADAMS Functions
ZHONG Xiao-yong1 LI Feng-ying2 (1. Mechanical Engineering College; 2. Light Industry and Food Engineering College, Guangxi University, Nanning 530004, China)
中图分类号:TP 391
文献标识码:B
文章编号：1672- 545X（2008）11- 0100- 03
ADAMS 是美国 MSC 公司开发的以计算机多体系统动力 学为基础的机械仿真软件。其功能强大，能对复杂的机械系统 进行动力学和运动学仿真。利用 ADAMS 模拟现实环境建立起 虚拟样机，进行研究、试验设计和优化分析可以有效缩短开发 周期以及降低成本。
101
Equipment Manufactring Technology No.11，2008
量值；
Stiffness Coefficient or K 是系统刚度；
Stiffness Force Exponent 是 非 线 性 弹 簧 力 指 数 ；Damping
Coefficient or C 是阻尼系数；
Damping Ramp- up Distance 是当碰撞力被激发阻尼逐渐
增大的位移值。
IMPACT 函数的数学表达式为：
! " IMPACT=MAX
0，k*(q0-
e
q)
-
C*
dq
dt
*STEP(q,q0- d,1,q0,0)
其中：
q 为位移变量，即 Displacement Variable;d(q)/d(t)为速度变
AKISPL 函数是根据 Akima 拟合方式得到插值的样条插 值函数。
AKISPL 函数使用格式为： AKISPL (1st_Indep_Var,2nd_Indep_Var ,Spline_Name ,Deriv_Order) 其中： 1st_Indep_Var 是 spline 中的第一个自变量； 2nd_Indep_Var 是 spline 中的第二自变量； Spline_Name 是数据单元 spline 的名称； Deriv_Order 是插值点的微分阶数。 如利用上文中定义的 spline 进行插值，则
/d(t)*step(q,q0- d,1,q0,0)； 当 q 值大于或等于 q0 且小于或等于 q1 时，函数值为 0； 当 q 大于 q2 时，返回值是：k(q- q1)^e- C*d(q)/d(t)*step(q,
q1,1,x2+d,0)。
7 结论
ADAMS 具有强大的建模和分析功能，要较好地使用该软 件来解决工程实际问题，既要熟悉刚体力学等理论，也需要借 助函数的帮助。本文总结了一些 ADAMS 函数的用法，为灵活 地应用 ADAMS 软件进行精确高效的建模与仿真提供一定的 参考，起到降低成本，增强科研结果的可信度的效果。
tance
6 BIS TOP 函数
BISTOP 函数是双侧碰撞函数，与函数 IMPACT 类似。 BISTOP 函数的使用格式为： BISTOP( q, d(q)/d(t), q0, q1, k, e, C, d) 其中： q0 和 q1 均为位移变量，其余各参数与 IMPACT 中参数相
同，使用方法也基本相同。 BISTOP 函数的触发是由两个边界条件确定的： 即 q0 和 q1，当 q 小于 q0 时，返回值是：k(q0- q)^e- C*d(q)
（3）导入外部数据文件生成新样条线。在“File”菜单中选
图 5 AKIS P L 函数
5 Impa ct 函数
Impact 函数是单侧碰撞力函数，用只抗压缩的非线性的 弹簧阻尼方法近似计算出单边碰撞力。 IMPACT 函数的使用格式为:
IMPACT (Displacement Variable, Velocity Variable, Trigger for Displacement Variable, Stiffness Coefficient, Stiffness Force Exponent, Damping Coefficient, Damping Ramp- up Distance)
Abstract: Through introduced the usage skills of several ADAMS functions, understand and concretely control the basic operation method of these ADAMS functions, make use of these functions to define more complicated structures and carry on the modeling and simulation more correctly and more efficiently .Accordingly we will shorten the time spent on modeling, cut the cost of product. Besides, the rationality and veracity of product will be improved; results will be more exact and effective, so that scientific investigations will get more credible evidence. Key words: ADAMS; Functions; Simulation
0.3
0.4
0.5
X
0.6
0.7
图 4 样条线函数
0.8
0.9
1.0
（2）修改一条已有样条线形成新样条线。通过 build→data elememnt→spline→Modify 打开 Database Navigator 对话框，选 中所需修改的样条线，即可打开“Modify Spline …”进行修改。
量,即 Velocity Variable；
q0 为碰撞力的激发位移值，即 Trigger for Displacement
Variable；
K 为刚度系数，即 Stiffness Coefficient or K ；
C 为阻尼系数，即 Damping Coefficient or C ；
d 为阻尼逐渐增大的位移值，即 Damping Ramp- up Dis-
STEP 函数是 3 次多项式逼近阶跃函数，因为具有特定的
频率响应特性而被广为采用，常用于描述阶跃函数、脉冲函数
等。此外，ADAMS 中还提供了 STEP5 函数，它是 5 次多项式逼
近阶跃函数，用法与 STEP 函数一样。
STEP 函数的数学表达式为：
xxh0,x≤x0
x
x x x x x
同 STEP 函数一样，IF 函数也可以使用多层嵌套，如： IF (time- 0.2:0D,0D,if (time- 0.4:25000D* (time- 0.2),5000D,if (time- 0.6:5000D,5000D,if(time- 0.8:- 25000D*(time- 0.8),0D,0D))) ),表示如图 2 所示。
其中： Displacement Variable 是实时位移变量值，通过 DX、DY、 DZ、DM 等函数实时测量； Velocity Variable 是实时速度变量值，通过 VX、VY、VZ、 VM 等函数实时测量； Trigger for Displacement Variable 是激发碰撞力的位移测
STEP=
xx
xxh0+(h1-
h0)*
x
x- x0 x1- x0
2
*
3-
2*
x- x0 x1- x0
,x0<x<x1
x
xxxh1.x≥x1
Step 函数的使用格式为：
STEP (x, x0, h0, x1, h1)
其中：
x 为自变量，可以是时间或时间的任一函数；
x0 为 STEP 函数自变量的开始值，可以是常数或函数表
x3, h2)）））） 如果需要的话，还可以按相同的方式进行更多层的嵌套。 若要表示如图 1 所示曲线，则： step (time,0,0d,0.2, (step (time,0.2,0d,0.4, (step (time,
0.4,5000d,0.6, (step(time,0.6,5000d,0.8,(step(time,0.8,0d,1.0,0d))
AKISPL( TIME , 0 , SPLINE_1,0) 图形如图 5 所示：
图 3 “Modify S pline …”对话框
如按图 3 输入数值，所得样条线如图 4：
Y
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0 0.0
0.1
0.2
Spline:model_1.SPLINE_1
达式或设计变量；
x1 为 STEP 函数自变量的结束值，可以是常数、函数表达
式或设计变量；
h0 为 STEP 函数的初始值，即 x=x0 时 STEP 函数的取值，
可以是常数、设计变量或其它函数表达式；
h1 为 STEP 函数的最终值，即 x=x1 时 STEP 函数的取值，
图 1 S TEP 函数 STEP 函数还有另一种使用方式： STEP (x, x0, h0, x1, h1)+STEP (x, x1, h2, x2, h3)+STEP (x, x2, h4, x3, h5)+…… 若表示图 1 时，则： step (time,0,0d,0.2,0d)+step (time,0.2,0d,0.4,5000d)+step (time, 0.4,0d,0.6,0d)+step (time,0.6,0d,0.8,- 5000d)+step (time,0.8,0d,1.0, 0d) 比较以上两种方法可以看出，第一种思路比较清晰，第二 种比较简洁。
为了在虚拟样机建模过程中，尽量准确地模拟机械系统 复杂的现实环境，ADAMS 提供了多达 11 种函数供用户使用， 充分利用这些函数，将使建模和仿真更加精确和高效。现通过 实例对一些 ADAMS 中常用函数的使用方法做些阐述。
1 S te p 函数
可以是常数、设计变量或其它函数表达式。 STEP 函数可以使用多层嵌套，使用方式如下： STEP (x, x0, h0, x1,（STEP (x, x1, h1, x2,（STEP (x, x2, h2,
参考文献： [1］郑建荣.ADMAS 虚拟样机技术入门与提高[M].北京:机械工业出版
社,2002. [2] 郑 凯，胡仁喜，陈鹿民.ADAMS2005 机械设计高级应用实例[M].北
京：机械工业出版社，2006. [3］王国强.虚拟样机技术及其在 ADAMS 上的实践[M].西安:西北工业
大学出版社,2002. [4] 李增刚.ADAMS 入门详解与实例[M].北京：国防工业出版社，2006. [5] 陈立平,张云清,任卫群,覃 刚,等.机械系统动力学分析及 ADAMS
《装备制造技术》2008 年第 11 期
择“Import … ”，然 后 在 出 现 的“File Import”对 话 框 中 将“File Type”选为 Test Data(*.*)。这这时对话框会出现变化，在新对话 框中的“File Type”下面复选框上选中“Create Spline”，然后在 “File to Read”文本框中输入所需读入的数据文件的文件名或 单击右键后从“Brouse…”菜单中选择所需读入的数据文件。此 外，若所输入的数据第 N 列是自变量，则在“Independent Colume Index”文本框中输入数字“N”。然后，单击“OK”即可生成 一条新样条线。
4 AKIS P L 函数
3 S pline 函数
图 2 IF 函数
Spline 是样条函数，用于创建样条线，有以下三种构建方 法：
（1）输入数据生成一条新样条线。通过 build→data elememnt→spline→new 打开如图 3 所示 "Modify Spline …" 对话 框，直接输入相应点坐标即可生成样条线。
Equipment Manufactring Technology No.11，2008
ADAMS 函数的使用技巧
钟小勇 1，李凤英 2
(广西大学，1.机械工程学院；2.轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004）
摘要：通过对一些 ＡＤＡＭＳ 函数的具体使用技巧的详细介绍和阐述，深入了解和具体掌握函数的基本使用方法，以利用这些函数定义 更为复杂的结构，更为灵活地应用 ＡＤＡＭＳ 软件进行精确高效的建模与仿真，从而缩短虚拟样机建模所用时间，降低开发成本，提高 虚拟样机模型的合理性和准确性，得到更为精确、更符合实际的结果，为科学研究提供更为可靠的依据。 关键词：ＡＤＡＭＳ；函数；仿真
2 IF 函数
IF 函数的使用格式为： IF(expwk.baidu.com1: expr2, expr3, expr4)
收稿日期：2008- 08- 29 作者简介:钟小勇（1986—），男，江西瑞金人，研究方向：机械工程及自动化；李凤英（1985—），女，江西瑞金人，研究方向：轻化工程。
100
其中，x1 为判断条件，若 x1<0，则返回 x2，若 x1＝0，则返 回 x3，若 x1>0，则返回 x4。
应用教程[M].北京：清华大学出版社，2005.
Usage Skills of Several ADAMS Functions
ZHONG Xiao-yong1 LI Feng-ying2 (1. Mechanical Engineering College; 2. Light Industry and Food Engineering College, Guangxi University, Nanning 530004, China)
中图分类号:TP 391
文献标识码:B
文章编号：1672- 545X（2008）11- 0100- 03
ADAMS 是美国 MSC 公司开发的以计算机多体系统动力 学为基础的机械仿真软件。其功能强大，能对复杂的机械系统 进行动力学和运动学仿真。利用 ADAMS 模拟现实环境建立起 虚拟样机，进行研究、试验设计和优化分析可以有效缩短开发 周期以及降低成本。
101
Equipment Manufactring Technology No.11，2008
量值；
Stiffness Coefficient or K 是系统刚度；
Stiffness Force Exponent 是 非 线 性 弹 簧 力 指 数 ；Damping
Coefficient or C 是阻尼系数；
Damping Ramp- up Distance 是当碰撞力被激发阻尼逐渐
增大的位移值。
IMPACT 函数的数学表达式为：
! " IMPACT=MAX
0，k*(q0-
e
q)
-
C*
dq
dt
*STEP(q,q0- d,1,q0,0)
其中：
q 为位移变量，即 Displacement Variable;d(q)/d(t)为速度变
AKISPL 函数是根据 Akima 拟合方式得到插值的样条插 值函数。
AKISPL 函数使用格式为： AKISPL (1st_Indep_Var,2nd_Indep_Var ,Spline_Name ,Deriv_Order) 其中： 1st_Indep_Var 是 spline 中的第一个自变量； 2nd_Indep_Var 是 spline 中的第二自变量； Spline_Name 是数据单元 spline 的名称； Deriv_Order 是插值点的微分阶数。 如利用上文中定义的 spline 进行插值，则
/d(t)*step(q,q0- d,1,q0,0)； 当 q 值大于或等于 q0 且小于或等于 q1 时，函数值为 0； 当 q 大于 q2 时，返回值是：k(q- q1)^e- C*d(q)/d(t)*step(q,
q1,1,x2+d,0)。
7 结论
ADAMS 具有强大的建模和分析功能，要较好地使用该软 件来解决工程实际问题，既要熟悉刚体力学等理论，也需要借 助函数的帮助。本文总结了一些 ADAMS 函数的用法，为灵活 地应用 ADAMS 软件进行精确高效的建模与仿真提供一定的 参考，起到降低成本，增强科研结果的可信度的效果。
tance
6 BIS TOP 函数
BISTOP 函数是双侧碰撞函数，与函数 IMPACT 类似。 BISTOP 函数的使用格式为： BISTOP( q, d(q)/d(t), q0, q1, k, e, C, d) 其中： q0 和 q1 均为位移变量，其余各参数与 IMPACT 中参数相
同，使用方法也基本相同。 BISTOP 函数的触发是由两个边界条件确定的： 即 q0 和 q1，当 q 小于 q0 时，返回值是：k(q0- q)^e- C*d(q)
（3）导入外部数据文件生成新样条线。在“File”菜单中选
图 5 AKIS P L 函数
5 Impa ct 函数
Impact 函数是单侧碰撞力函数，用只抗压缩的非线性的 弹簧阻尼方法近似计算出单边碰撞力。 IMPACT 函数的使用格式为:
IMPACT (Displacement Variable, Velocity Variable, Trigger for Displacement Variable, Stiffness Coefficient, Stiffness Force Exponent, Damping Coefficient, Damping Ramp- up Distance)
Abstract: Through introduced the usage skills of several ADAMS functions, understand and concretely control the basic operation method of these ADAMS functions, make use of these functions to define more complicated structures and carry on the modeling and simulation more correctly and more efficiently .Accordingly we will shorten the time spent on modeling, cut the cost of product. Besides, the rationality and veracity of product will be improved; results will be more exact and effective, so that scientific investigations will get more credible evidence. Key words: ADAMS; Functions; Simulation
0.3
0.4
0.5
X
0.6
0.7
图 4 样条线函数
0.8
0.9
1.0
（2）修改一条已有样条线形成新样条线。通过 build→data elememnt→spline→Modify 打开 Database Navigator 对话框，选 中所需修改的样条线，即可打开“Modify Spline …”进行修改。
量,即 Velocity Variable；
q0 为碰撞力的激发位移值，即 Trigger for Displacement
Variable；
K 为刚度系数，即 Stiffness Coefficient or K ；
C 为阻尼系数，即 Damping Coefficient or C ；
d 为阻尼逐渐增大的位移值，即 Damping Ramp- up Dis-