Kontaktberechnungsmethode in SOLIDWORKS Motion

Nach welchen Kriterien sollte ich die Kontaktberechnungsmethode für die Lösung meiner Bewegungsanalyse mit SOLIDWORKS Motion auswählen?

Bei der Definition eines Volumenkörperkontakts in SOLIDWORKS Motion kann zwischen zwei Kontaktberechnungsmodellen ausgewählt werden:

Grundsätzlich werden alle Körper in einer Bewegungsanalyse mit SOLIDWORKS Motion als starr betrachtet. In Wirklichkeit jedoch führt ein Aufprall zu elastisch-plastischen Verformungen mit hohen lokalen Spannungen in einem lokal begrenzten Kontaktbereich. Beide Berechnungsmodelle bieten auf unterschiedliche Weise eine rechnerische Näherung für dieses Verhalten.

Das Aufprallmodell ist insbesondere dann geeignet, wenn die beiden Körper nach dem Aufprall miteinander in Kontakt bleiben. Die Kontaktkraft wird berechnet über die Formel

Dabei ist k die Kontaktsteifigkeit, e der Federkraftexponent und c der Dämpfungskoeffizient, der zu Beginn des Aufpralls gleich 0 ist und bis zum angegebenen Verformungswert (Penetration) linear auf den ebenfalls angegebenen Maximalwert ansteigt. Wird die Verformung größer als die angegebene Penetration, dann bleibt die Dämpfung konstant auf diesem Maximalwert. Verschiebung x und Geschwindigkeit v ergeben sich aus der berechneten Bewegung.

Das Stoßzahl-Modell basiert auf der Änderung der Geschwindigkeiten der aufeinanderprallenden Körper und berücksichtigt die Energieumwandlung nicht vollständig. Es ist daher nicht geeignet, wenn die Energieumwandlung in der Simulation von Belang ist, und eignet sich auch nicht für den Fall, dass die Körper nach dem Aufprall miteinander in Kontakt bleiben.

Dabei sind v1 und v2 die Geschwindigkeiten der Körper vor dem Aufprall, und v‘1 und v‘2 die Geschwindigkeiten nach dem Aufprall. Die Stoßzahl e liegt zwischen 0 und 1, wobei 1 für den perfekt elastischen Stoß ohne Energieverlust steht und 0 für einen vollplastischen Stoß.