设计仿真

计算刚度K所需要的参数主要包括接触单元的弹性模量，泊松比以及接触球体半径。本案例为挖掘机的铲斗与矿车尾门的接触，均为钢材料，具体的参数如下：

通过上述的输入，可以计算合成弹性模量E*的大小，根据计算公式：

可以计算得到合成的弹性模量E*=1.15E11 N/m2

挖掘机的铲斗与尾门的接触，铲斗接触单元为平面，故Rtooth=∞，而尾箱接触单元为类圆柱形状，Rtailgate=0.1m。根据如下公式：

计算得到等效半径R=0.1m。

根据刚度计算公式：

可以推导出接触刚度K=4.85E10N/m ；对于金属材料的光滑实体，接触指数可初步定义为e=3/2。接触阻尼相对于接触刚度相差两个量级，同时计算的刚度K相比于默认值（默认值为1E8N/m）大两个数量级，故最大阻尼系数的初始值可定义为1E6 N·sec/m，最大渗透深度dmax可初始定义为等效半径R的1%，即dmax=1%*R=0.001m。根据上述各个参数的初始值进行第一次的仿真分析计算。

图2 接触力计算结果