Объект: SNSF2D

Библиотека: Mechanics2D

Имя на уровне решателя: Mechanics2D.SNSF2D

Аннотация: Датчик силы для планарной механики

Обозначение:

Порты (степени свободы) компонента:

№	Обозначение порта	Тип	Наименование порта
1	pA	MECH2D	Точка А
2	pB	MECH2D	Точка В
3	F	XY	Сила F

Пользовательские параметры модели:

№	Параметр	Тип	Описание	Единица	Значение по умолч.
1	R		Внутреннее сопротивление датчика		1e-9

Расчетные и измеряемые величины:

№	Параметр	Описание	Единица
1	V_Tx_LinearSpeed1	Tx-составляющая линейной скорости на порте;	m/s
2	V_Ty_LinearSpeed1	Ty-составляющая линейной скорости на порте;	m/s
3	V_Rz_AngularSpeed1	Rz-составляющая угловой скорости на порте;	rad/s
4	ROUT_LinearSpeed1	Модуль вектора линейной скорости на порте;	m/s
5	S_Tx_Force1	Tx-составляющая силы на порте	N
6	S_Ty_Force1	Ty-составляющая силы на порте	N
7	S_Rz_Torque1	Rz-составляющая момента на порте	N*m
8	ROUT_Force1	Модуль вектора силы на порте	N
9	A_Tx_LinearAcceleration1	Tx-составляющая линейного ускорения на порте	m/s**2
10	A_Ty_LinearAcceleration1	Ty-составляющая линейного ускорения на порте	m/s**2
11	A_Rz_AngularAcceleration1	Rz-составляющая углового ускорения на порте;	rad/s**2
12	ROUT_LinearAcceleration1	Модуль вектора линейного ускорения на порте;	m/s**2
13	X_Tx_LinerMotion1	Tx-составляющая линейного перемещения на порте	m
14	X_Ty_LinerMotion1	Ty-составляющая линейного перемещения на порте	m
15	X_Rz_AngularMotion1	Rz-составляющая углового перемещения на порте;	rad
16	ROUT_LinerMotion1	Модуль вектора линейного перемещения на порте ;	m
17	V_Tx_LinearSpeed2	Tx-составляющая линейной скорости на порте;	m/s
18	V_Ty_LinearSpeed2	Ty-составляющая линейной скорости на порте;	m/s
19	V_Rz_AngularSpeed2	Rz-составляющая угловой скорости на порте;	rad/s
20	ROUT_LinearSpeed2	Модуль вектора линейной скорости на порте;	m/s
21	S_Tx_Force2	Tx-составляющая силы на порте	N
22	S_Ty_Force2	Ty-составляющая силы на порте	N
23	S_Rz_Torque2	Rz-составляющая момента на порте	N*m
24	ROUT_Force2	Модуль вектора силы на порте	N
25	A_Tx_LinearAcceleration2	Tx-составляющая линейного ускорения на порте	m/s**2
26	A_Ty_LinearAcceleration2	Ty-составляющая линейного ускорения на порте	m/s**2
27	A_Rz_AngularAcceleration2	Rz-составляющая углового ускорения на порте;	rad/s**2
28	ROUT_LinearAcceleration2	Модуль вектора линейного ускорения на порте;	m/s**2
29	X_Tx_LinerMotion2	Tx-составляющая линейного перемещения на порте	m
30	X_Ty_LinerMotion2	Ty-составляющая линейного перемещения на порте	m
31	X_Rz_AngularMotion2	Rz-составляющая углового перемещения на порте;	rad
32	ROUT_LinerMotion2	Модуль вектора линейного перемещения на порте ;	m

Пример использования компонента

Датчик силы для планарной механики (SNSF2D)

Элемент предназначен для измерения силовых факторов (сил взаимодействия) в сопряжениях двумерных механических систем. Датчик включается между двумя характерными точками (сечениями) механизма или упругого тела и измеряет полную силу реакции, передаваемую через сопряжение. Собственное внутреннее сопротивление (податливость) элемента выбирается пренебрежимо малым, что исключает внесение паразитной податливости в рассчитываемую кинематическую цепь.

Начальные данные:

Параметры датчика силы (SNSF2D)

R = 1e-9 – Внутреннее сопротивление датчика

Параметры упругого элемента (Balka2d)

point1 = [0.0, 0.0] – Координаты начального узла балки, м

point2 = [0.0, 1.0] – Координаты защемленного конечного узла балки (длина L = 1.0 м)

Mass = 50 – Масса балки, кг

Center = 0.5 – Относительное положение центра масс балки

Inertia = 1e-3 – Момент инерции сечения балки, м⁴

Area = 0.05 – Площадь поперечного сечения балки, м²

E = 2e7 – Модуль упругости материала (Юнга), Па

Источник внешней сосредоточенной силы (SF1D)

FC = 2e8 – Проекция постоянной силы на ось X, Н

end = 3.0 – Время расчета динамического процесса, с

Описание работы элемента:

Для проверки корректности регистрации силовых факторов датчиком (SNSF2D) собрана расчетная схема деформирования упругой балки Balka2d. Один конец балки (point = [0.0, 1.0]) жестко зафиксирован заделкой, а к противоположному подвижному узлу (point = [0.0, 0.0]) через связующий узел Point2d2DOFs1 приложена сосредоточенная сила FC = 2·10⁸ Н от источника SF1D. Датчик силы (SNSF2D) подключен параллельно деформируемому участку сопряжения (между подвижным узлом pA и узлом pB). Измерительный сигнал силы снимается через блок координатного преобразования XY2X_Y1 и передается на датчик F. Датчик X фиксирует линейное смещение нагружаемого сечения.

Результат моделирования:

Графики силы и перемещения (Check) полностью согласуются с условиями статического нагружения:

• после завершения кратковременного начального переходного процесса датчик силы выходит на установившуюся горизонтальную полку;

• в контрольной точке t = 3.0 с маркер на графике фиксирует значение силы F = 1.99·10⁸ Н, что практически точно (погрешность менее 0.05%) соответствует приложенной внешней нагрузке FC = 2·10⁸ Н;

Схема теста

Рисунок 1 - Схема теста

График результата теста

Рисунок 2 - SNSF2D.Check