Объект: BAL3DK

../../../../_images/logo_ru_no_text.png

Библиотека: Mechanics3D

Имя на уровне решателя: Mechanics3D.BAL3DK

Аннотация: Короткий упругий балочный элемент

Обозначение: Короткий упругий балочный элемент

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

1.0

2

coefficients

list

Коэффициенты влияния поперечного сечения на сдвиговую деформацию по локальным осям X и Y

0.0, 0.0

3

material

material

Свойства материала

2e11, 0.3, 7800

4

moments

InertiaMoment

Главные моменты инерции относительно осей СК

kg*m**2

1e-3, 1e-3, 1e-3

5

pointA

pXYZ

Начальные координаты узла 1

m

0, 0, 0

6

pointB

pXYZ

Начальные координаты узла 2

m

1, 1, 1

7

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

Короткий упругий балочный элемент (BAL3DK)

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

Упругое растяжение балки при трапециевидной нагрузке с возвратом к исходной длине.

Начальные данные:

Параметры модели (BAL3DK)
pointA = 0, 0, 0 - Начальные координаты узла 1, м
pointB = 1, 0, 0 - Начальные координаты узла 2, м
pointD = 1, 0, 0 - Точка первой главной плоскости инерции, м
moments = 1, 1, 1 - Главные моменты инерции относительно осей СК, кг*м2
area = 1 - Площадь поперечного сечения, м2
coefficients = 0.0, 0.0 - Коэффициенты влияния поперечного сечения на сдвиговую деформацию по локальным осям X и Y
material = 1e11, 0.3, 7800 - Свойства материала — Массив параметров: модуль Юнга (Па), коэффициент Пуассона (-), плотность (кг/м3)

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 = 2 - Продолжительность вершины импульса, с
BT = 1.0 - Продолжительность заднего фронта, с
CT = 0.0 - Продолжительность цикла, с

end = 5 - Время интегрирования, с

Результат:

К балке BAL3DK1, спозиционированной по оси Х и закрепленной в точке А, прикладываем силу SFVO1 по оси Х через сплиттер Point2DOFs1. Сила прикладывается к точке B и изменяется по трапециевидному закону.
Свойства материала: модуль упругости, коэффициент Пуассона, плотность.
В результате действия силы F = 1500 Н балка удлиняется.
После снятия нагрузки упругая деформация полностью исчезает — балка возвращается к исходной длине.

Формула расчета удлинения:

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

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

Расчет:

\[\Delta x = \frac{1500 \cdot 1}{1 \cdot 1 \cdot 10^{11}} = 1.5 \cdot 10^{-8}\ \text{м}\]
Схема теста
../../../../_images/BAL3DK.sch.png

Рисунок 1 - Схема теста

График результата теста
../../../../_images/BAL3DK.Check.png

Рисунок 2 - BAL3DK.Check