【仿真对标】ADAMS外部试验数据就该这么用

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仿真建模过程中不可避免地对各种复杂元素进行简化处理。这种建模思路的终极目标是不牺牲仿真精度、还提升仿真效率。在Adams仿真建模过程中也有一些常见的简化方式，如非线性元素按线性建模、不考虑摩擦力、通过耦合约束等效传动关系等等。应用简化建模之前，要确定如下两个问题。怎么确定简化模型的准确性，简化模型精度不够该怎么办？

Adams支持外部试验数据的导入功能，导入的数据可以直接生成测试曲线，并与仿真结果进行直观对比；导入的数据也可以生成样条线，通过插值函数引入到模型中，使仿真模型更准确。下面将通过一个案例来演示这两种功能的应用方法。

1 初始准备

按已知数据建立线性弹簧质量系统，如下图1所示。

对现实中的弹簧质量系统进行试验测试，记录弹簧变形与弹簧力。数据分成两列存储，以文本格式保存，如图2所示。

2 校核仿真精度

当前仿真模型使用线性弹簧，为了确定仿真模型的准确性，需要运行仿真并显示弹簧变形与弹簧力的关系曲线，然后导入外部试验的测试曲线进行对比。导入外部测试曲线的方式见图3。

将仿真结果与测试结果进行对比，如下图4所示。

上图中红色曲线为测试结果，蓝色曲线为仿真结果。从测试结果曲线中可以看出，当弹簧变形小于400mm时，变形与力呈线性关系；当弹簧变形大于400mm时，则表现出明显的非线性。由此可知，此弹簧实际变形不超过400mm时，可以采用线性建模；变形超过400mm，采用线性建模则会出现较大误差。

3 使用测试数据建模

保留线性弹簧质量系统，重新在图形窗口空白处创建一个非线性弹簧质量系统，使用一元力（Two Bodies）替代弹簧，然后通过插值函数来定义这个力。创建过程详见下图5。

在修改非线性弹簧属性前需要导入外部试验数据，并生成样条线。流程与导入测试曲线的方式基本相同，只需稍加改变即可，详见下图6。

在应用样条线定义非线性弹簧力之前，先解释为什么要通过插值函数。仔细观察图2中的数据会发现，试验时弹簧变形每变化200mm取一次弹簧力的值。如果没有插值函数，仿真过程中弹簧变形是50mm、100mm这类数值时弹簧力的大小没法确定。明白这个道理就应该清楚接下来的步骤了，通过样条插值函数把外部试验数据和弹簧力关联起来。通过插值函数定义非线性弹簧力的函数是

-AKISPL( dm(MARKER_8,MARKER_9)-400 , 0 , SPLINE_1, 0)。AKISPL是插值函数的名字，dm(MARKER_8,MARKER_9)-400是仿真过程中的非线性弹簧的弹簧变形。非线性弹簧力函数的定义流程见下图7所示。