设计仿真 | Adams间隙检测功能

在实际工程中，经常有间隙检测需求，比如车辆前轮工作状态下与周围空间的间隙测量、飞机起落架收起时与周围空间的间隙测量、卫星等有效载荷与火箭包围空间的间隙检测等。Adams能够提供间隙检测的功能，在使用时定义也非常方便，只需要选择有可能干涉的几何体，不论是刚体还是柔体，即可完成定义，根据几何体空间的外表面或者顶点进行干涉检查，获得两者之间的间隙检查，具体使用时可以在前处理或者后处理中进行定义。本文主要针对前后处理器中的间隙使用以及需要注意的问题进行阐述。

在前处理器中，即Adams View环境下可以进行间隙的设置，然后在仿真过程中进行间隙检测的实时计算。具体操作、功能按钮如下图所示：

在上述对话框中，只需要选择间隙类型，比如刚体与刚体、柔体与柔体或者刚体与柔体，再选择对应的几何体即可完成定义，可以根据需要设定Threshold间隙阈值。其中，该间隙阈值需要注意，默认为0，如果设置为某值，间隙计算将进行粗糙或精细两种计算，当两个物体对应的包围盒之间的距离大于设置值，进行粗糙间隙计算；反之进行两个物体对应的具体几何之间的精细间隙计算。因此，可以充分利用设置间隙阈值提升计算效率。

在前处理中完成间隙的设置后，需要提交仿真任务，在仿真过程中或结束后查看间隙结果，同时，间隙测量的功能也可以同脚本仿真结合使用，当然，间隙也可以用于优化目标等综合应用中。

需要注意，在进行动画展示时，两个物体之间的最小间隙将会以一条白色线段表示，并且仅显示精细计算的状态，如上图所示。

在前处理中除了上述的间隙定义外，还可以利用Adams提供的函数库，在Run-Time函数库中有一系列的间隙函数可以调用。

在后处理中一样可以定义间隙，基于每一帧动画研究两个体之间的最小距离，同样地，也会以白线的方式不断更新对最小距离的捕获，具体操作在菜单Tools->Clearance中，包含Create，Compute，Write三个子菜单。进行间隙创建时，将打开如下对话框，可以进行单个或批量间隙的定义。

其中，

• Name，是所定义间隙的名称或前缀（多个间隙同时定义时）；

• Maximum，主要是为了降低计算规模，当两个物体之间的最小距离超过设置值时，后处理不计算该间隙；当进行动画展示时，距离超过设定值，两物体间不体现白线；当进行报告生成时，距离超过设定值，后处理展示的是该设置值而非实际距离；

• Method，主要是最小距离计算的方法，一种以几何外包络面进行最小距离计算；一种以顶点进行最小距离计算。

当进行间隙计算时，需要注意本次仿真所形成的帧数对获得精确结果有较大影响，所以，如果要进行间隙计算，最好形成较为丰富的素材，即帧数。如下所示，后处理的间隙计算有赖于前面完成的仿真结果：

上图分别为300个小球与滚筒的间隙模型以及1号球体与滚筒的间隙曲线。可以看到在模型中，每个时刻的间隙状态以及曲线的时间历程曲线。

Adams提供的间隙测量功能有非常好的实际工程应用价值，在具体操作上分为了前处理和后处理两类方法，各有自身的特点和应用环境。

前处理中的间隙检测功能更多是用于优化分析或者与传感器或微分状态变量等相关的综合应用中，核心要求是需要求解器同时运行。后处理中的间隙检测功能更多就是进行后处理分析，这个包含的方面比较广泛，非常适合大规模间隙检测的情况。

当模型中的间隙测量个数较少时，前后处理两种方式都可以使用，因为占用的时间比较少。可是，当间隙检测的数量比较多时，像前述模型中有300个，此时尽量使用后处理的方式完成，甚至可以有针对性的选择更少个数的检测完成应用。当然，为了提升效率可以有针对性的选择设置间隙阈值配合使用。

模型中间隙检测数量较多时，建议使用后处理中的方式完成应用的原因还有一个，就是期望模型的计算和间隙的计算分开进行。如果将模型计算和间隙计算同时进行，求解器的效率发挥不出来，不能使用并行计算的功能。当然，不论前后处理哪种间隙测量的应用还是要尽量减少间隙测量的个数。