平面棱柱铰摩擦接触分析：线性互补方程与碰撞研究

"本文主要探讨了平面棱柱铰内考虑摩擦效应的接触分析，涉及多体系统中的摩擦接触问题。文章作者通过忽略铰内的碰撞效应，利用接触力系与约束反力的等效关系以及角点接触力的互补关系，建立了线性互补方程，结合库仑摩擦定律，对铰内角点的接触反力和摩擦合力进行了计算。此外，通过接触力曲线分析了铰内的接触形式和形式变化的时刻，这些时刻对应于铰内可能发生碰撞的瞬间。通过ADAMS软件的模拟验证，这些接触形式转换的时刻准确反映了铰内碰撞的实际发生，为高效研究铰内碰撞提供了理论基础。" 本文的核心知识点包括： 1. **平面棱柱铰的摩擦接触分析**：研究重点在于平面多体系统中，铰接部件之间的摩擦接触问题。这种摩擦效应会影响机械系统的动力学行为，尤其是在存在间隙的情况下。 2. **线性互补方程**：在忽略铰内碰撞的前提下，通过分析接触力系与约束反力的关系，构建了关于摩擦力的线性互补方程，这是解决接触问题的关键数学工具。 3. **库仑摩擦定律**：应用库仑摩擦定律来确定接触点的反力和摩擦力，这是处理摩擦问题的常见物理定律，它描述了两个表面间静摩擦和动摩擦的关系。 4. **接触形式与转换时刻**：通过接触力曲线，可以识别铰内的不同接触形式，并确定这些形式转变的时刻，这些时刻与铰内可能的碰撞事件相对应。 5. **ADAMS算例验证**：采用ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）这一多体动力学仿真软件进行实例验证，证明了接触形式转换的时刻确实对应于铰内碰撞的时刻，为研究提供高效手段。 6. **多体系统接触碰撞研究**：文章讨论了如何高效地研究铰接部件间的碰撞，这对于理解和预测机械系统的动态行为至关重要，特别是在工程设计和分析中。 7. **接触问题的两类方法**：文章提及了接触问题研究的两类方法，即不连续方法和连续方法，前者关注碰撞瞬间，后者关注接触力与相对速度的关系。 8. **计算策略**：文中引用了其他研究者的工作，如GarcíaOrden的方法，该方法提高了计算效率，但不能获取接触力信息，以及一种无需计算铰内相对运动的分析方法。 本文通过建立理论模型和应用实际软件验证，为理解和解决平面棱柱铰内的摩擦接触问题提供了新的视角和有效工具，对于机械工程领域尤其是多体系统动力学研究具有重要意义。