kontaktmodeller

Kontaktmodeller är matematiska och numeriska modeller som beskriver interaktionen vid gränsytor mellan två eller flera kroppar eller mellan en kropp och en yta. De beskriver hur kontakt, deformation, friktion och i vissa fall adhesion uppstår när kropparna närmar sig, vidrör eller glider i förhållande till varandra. Sådana modeller används för att prediktera kontaktkrafter, deformation och rörelse i mekaniska system, granulära material samt biomekaniska konstruktioner.

Man delar ofta upp kontaktmodellerna i flera kategorier: rigid- respektive deformabla kroppar, elastiska eller elastiskt-adhesiva kontakter, deterministiska eller stokastiska modeller samt statiska eller dynamiska tillstånd.

Vanliga modeller och begrepp inkluderar: normal kontaktkraft som funktion av deformation; Hertz-kontaktlag för elastiska sfäriska kontakter; linjära spring-dashpot-modeller i DEM (Discrete Element Method); tangensiell friktion med Mindlin-Deresiewicz-teorier eller Coulomb-friktion vid glidning; adhesion med JKR- eller DMT-modeller. Cundall-Strack-modellen används ofta för tangentiell friktion i partikelsystem.

Metoder och implementering: kontaktdetektion och kontaktresolution; beräkning av normala och tangentiala krafter samt uppdatering av deformationer genom tidsintegration. Vid deformabla kroppar används ofta finita elementmetoder (FEM) eller multibody-dynamik för att hantera kontakt, medan DEM används särskilt i modeller av granulära material.

Användningsområden inkluderar simulering av granulära material, robotgripning och manipulation, däck- och vägytkontakt i fordonsdynamik samt biomekaniska tillstånd och virtuella prototyper av mekaniska system.