Объект: BAL3DJ

Библиотека: Mechanics3D

Имя на уровне решателя: Mechanics3D.BAL3DJ

Аннотация: Упругий балочный элемент

Обозначение:

Порты (степени свободы) компонента:

№	Обозначение порта	Тип	Наименование порта
1	node1	MECH3D	3-мерная точка, которая перемещается и вращается.
2	node2	MECH3D	3-мерная точка, которая перемещается и вращается.

Пользовательские параметры модели:

№	Параметр	Тип	Описание	Единица	Значение по умолч.
1	area	real	Площадь поперечного сечения	m**2	0.01
2	material	material	Свойства материала		2e11, 0.3, 7800
3	moments	InertiaMoment	Главные моменты инерции относительно осей СК, кг*м^2	kg*m**2	1e-3, 1e-3, 1e-3
4	pointA	pXYZ	Начальные координаты узла 1	m	0, 0, 0
5	pointB	pXYZ	Начальные координаты узла 2	m	1, 0, 0
6	pointD	pXYZ	Точка первой главной плоскости инерции	m	1, 0, 0

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_Tz_LinearSpeed1	Tz-составляющая линейной скорости на порте;	m/s
4	V_Rx_AngularSpeed1	Rx-составляющая угловой скорости на порте;	rad/s
5	V_Ry_AngularSpeed1	Ry-составляющая угловой скорости на порте;	rad/s
6	V_Rz_AngularSpeed1	Rz-составляющая угловой скорости на порте;	rad/s
7	ROUT_LinearSpeed1	Модуль вектора линейной скорости на порте;	m/s
8	S_Tx_Force1	Tx-составляющая силы на порте	N
9	S_Ty_Force1	Ty-составляющая силы на порте	N
10	S_Tz_Force1	Tz-составляющая силы на порте	N
11	S_Rx_Torque1	Rx-составляющая момента на порте	N*m
12	S_Ry_Torque1	Ry-составляющая момента на порте	N*m
13	S_Rz_Torque1	Rz-составляющая момента на порте	N*m
14	ROUT_Force1	Модуль вектора силы на порте	N
15	A_Tx_LinearAcceleration1	Tx-составляющая линейного ускорения на порте	m/s**2
16	A_Ty_LinearAcceleration1	Ty-составляющая линейного ускорения на порте	m/s**2
17	A_Tz_LinearAcceleration1	Tz-составляющая линейного ускорения на порте	m/s**2
18	A_Rx_AngularAcceleration1	Rx-составляющая углового ускорения на порте;	rad/s**2
19	A_Ry_AngularAcceleration1	Ry-составляющая углового ускорения на порте;	rad/s**2
20	A_Rz_AngularAcceleration1	Rz-составляющая углового ускорения на порте;	rad/s**2
21	ROUT_LinearAcceleration1	Модуль вектора линейного ускорения на порте;	m/s**2
22	X_Tx_LinerMotion1	Tx-составляющая линейного перемещения на порте	m
23	X_Ty_LinerMotion1	Ty-составляющая линейного перемещения на порте	m
24	X_Tz_LinerMotion1	Tz-составляющая линейного перемещения на порте	m
25	X_Rx_AngularMotion1	Rx-составляющая углового перемещения на порте;	rad
26	X_Ry_AngularMotion1	Ry-составляющая углового перемещения на порте;	rad
27	X_Rz_AngularMotion1	Rz-составляющая углового перемещения на порте;	rad
28	ROUT_LinerMotion1	Модуль вектора линейного перемещения на порте ;	m
29	V_Tx_LinearSpeed2	Tx-составляющая линейной скорости на порте;	m/s
30	V_Ty_LinearSpeed2	Ty-составляющая линейной скорости на порте;	m/s
31	V_Tz_LinearSpeed2	Tz-составляющая линейной скорости на порте;	m/s
32	V_Rx_AngularSpeed2	Rx-составляющая угловой скорости на порте;	rad/s
33	V_Ry_AngularSpeed2	Ry-составляющая угловой скорости на порте;	rad/s
34	V_Rz_AngularSpeed2	Rz-составляющая угловой скорости на порте;	rad/s
35	ROUT_LinearSpeed2	Модуль вектора линейной скорости на порте;	m/s
36	S_Tx_Force2	Tx-составляющая силы на порте	N
37	S_Ty_Force2	Ty-составляющая силы на порте	N
38	S_Tz_Force2	Tz-составляющая силы на порте	N
39	S_Rx_Torque2	Rx-составляющая момента на порте	N*m
40	S_Ry_Torque2	Ry-составляющая момента на порте	N*m
41	S_Rz_Torque2	Rz-составляющая момента на порте	N*m
42	ROUT_Force2	Модуль вектора силы на порте	N
43	A_Tx_LinearAcceleration2	Tx-составляющая линейного ускорения на порте	m/s**2
44	A_Ty_LinearAcceleration2	Ty-составляющая линейного ускорения на порте	m/s**2
45	A_Tz_LinearAcceleration2	Tz-составляющая линейного ускорения на порте	m/s**2
46	A_Rx_AngularAcceleration2	Rx-составляющая углового ускорения на порте;	rad/s**2
47	A_Ry_AngularAcceleration2	Ry-составляющая углового ускорения на порте;	rad/s**2
48	A_Rz_AngularAcceleration2	Rz-составляющая углового ускорения на порте;	rad/s**2
49	ROUT_LinearAcceleration2	Модуль вектора линейного ускорения на порте;	m/s**2
50	X_Tx_LinerMotion2	Tx-составляющая линейного перемещения на порте	m
51	X_Ty_LinerMotion2	Ty-составляющая линейного перемещения на порте	m
52	X_Tz_LinerMotion2	Tz-составляющая линейного перемещения на порте	m
53	X_Rx_AngularMotion2	Rx-составляющая углового перемещения на порте;	rad
54	X_Ry_AngularMotion2	Ry-составляющая углового перемещения на порте;	rad
55	X_Rz_AngularMotion2	Rz-составляющая углового перемещения на порте;	rad
56	ROUT_LinerMotion2	Модуль вектора линейного перемещения на порте ;	m

Пример использования компонента

Упругий балочный элемент (BAL3DJ)

Это устройство, предназначенное для моделирования упругой деформации балочного элемента в трёхмерном пространстве. Элемент позволяет рассчитывать напряжённо-деформированное состояние конструкции под действием внешних нагрузок, учитывая геометрические параметры, свойства материала и главные моменты инерции. Используется в механических системах для симуляции статической и динамической прочности, расчёта удлинений, изгибов и колебаний упругих элементов.

Растяжение балки при закрепленной вершине A и силе, возрастающей до 1500 Н, приложенной к вершине B.

Начальные данные:

Параметры модели (BAL3DJ)

pointA = 0, 0, 0 - Начальные координаты узла 1

pointB = 1, 0, 0 - Начальные координаты узла 2

pointD = 1, 0, 0 - Точка первой главной плоскости инерции

moments = 1e-3, 1e-3, 1e-3 - Главные моменты инерции относительно осей СК

area = 0.01 - Площадь поперечного сечения

material = 1e6, 0.3, 4000 - Свойства материала

Параметры источника сигнала (TrapeziumSource)

VL = 0.0 - Пассивный уровень (начальное значение силы), Н

VH = 1500 - Активный уровень (максимальное значение силы), Н

D = 0.0 - Начальная задержка, с

FT = 1 - Продолжительность переднего фронта, с

HT = 10 - Продолжительность вершины импульса, с

BT = 1.0 - Продолжительность заднего фронта, с

CT = 0.0 - Продолжительность цикла, с

end = 5 - Время интегрирования, с

Результат:

В результате действия силы F = 1500 Н, удлинение балки составит:

\[\Delta x = \frac{F \cdot L}{A \cdot E}\]

где: \(\Delta x\) — удлинение балки, \(F\) — действующая сила, \(L\) — длина элемента, \(A\) — площадь поперечного сечения, \(E\) — модуль упругости материала.

Расчет:

\[\Delta x = \frac{1500 \cdot 1}{0.01 \cdot 1 \cdot 10^6} = 0.15\ \text{м}\]

Схема теста

Рисунок 1 - Схема теста

График результата теста

Рисунок 2 - BAL3DJ.Check