Объект: Box

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

Библиотека: Mechanics3D

Имя на уровне решателя: Mechanics3D.Box

Аннотация: Инерционный однородный параллелепипед, работающий с объектом геометрической привязки

Обозначение: Инерционный однородный параллелепипед, работающий с объектом геометрической привязки

Порты (степени свободы) компонента:

№

Обозначение порта

Тип

Наименование порта

1

Port1

MECH3D

3D механический порт 1, движение паралелепипеда

Пользовательские параметры модели:

№

Параметр

Тип

Описание

Единица

Значение по умолч.

1

Depth

real

Глубина, вдоль локальной оси Oy, м

m

1

2

Height

real

Высота, вдоль локальной оси Oz, м

m

1

3

Image

string

Изображение [Box,No], -

Box

4

Image_color

string

Цвет изображение [red,green,blue1,white,yellow,lightblue,sandybrown,cyan1,red1,red4,gray], -

yellow

5

LCS

Локальная координатная система, связанная с центром масс элемента, м

m

[]

6

LCS_image_scale

real

Масштаб изображения локальной координатной системы, м

m

1.0

7

Mass

real

Масса, кг

kg

1.0

8

Width

real

Ширина, вдоль локальной оси Ox, м

m

1

9

WorkVariables

string

Показывать рабочие переменные[All,AngularVelocities, AngularAccelerations,No], -

No

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

Пример использования компонента

Модель инерционного однородного параллелепипеда (Box)

Элемент Box представляет собой физическое тело, моделирующее инерционный однородный параллелепипед, который работает с объектом геометрической привязки. Это основной динамический элемент в схеме, обладающий массой и габаритными размерами, на который действуют силы (в данном случае сила тяжести).

Визуализация объекта Box.

Начальные данные:

Параметры модели (Box)
Mass = 1.0 кг - Определяет инерционные свойства параллелепипеда.
Width = 1 м (для Box1) / 2 м (для Box2) - Определяет размер вдоль локальной оси Ox.
Height = 1 м - Определяет размер вдоль локальной оси Oz.
Depth = 1 м (для Box1) / 2 м (для Box2) - Определяет размер вдоль локальной оси Oy.
LCS = [] - Задает ориентацию объекта в пространстве.
LCS_image_scale = 1.0 - Масштаб изображения локальной системы координат.
Image = Box - Задает визуальный образ объекта на схеме.
Image_color = blue1 (для Box1) и yellow (для Box2)
WorkVariables = No

Box1 (Свободное падение):
Объект имеет размеры 1x1x1 м.
Прикреплен к виртуальной точке P3D1, расположенной на высоте 5 метров
(координаты [0.0, 0.0, 5.0]).
На объект действует сила тяжести FG1 = 1.0.
Точка привязки задает только начальное положение, не ограничивая подвижность.

Box2 (Статичная опора):
Объект имеет увеличенные размеры: ширина 2 м, высота 1 м, глубина 2 м.
Поскольку объект не имеет отдельной привязки P3D, по умолчанию он находится
в начале координат [0, 0, 0] и эта точка является жестко закрепленной опорой.

end = 1 - Время интегрирования, с

Результат:

Box1 движется вниз с высоты 5 метров под действием силы тяжести, в то время как Box2 остается неподвижным. Объекты не могут столкнуться друг с другом, так как в данной модели отсутствует расчет их взаимодействия.

Формула расчета перемещения при свободном падении:

\[y(t) = y_0 + v_0 \cdot t + \frac{a \cdot t^2}{2}\]

где: \(y(t)\) — текущая координата, \(y_0\) — начальная координата, \(v_0\) — начальная скорость, \(a\) — ускорение (сила тяжести), \(t\) — время.

На графике представлено изменение координаты объекта Box1 во времени. Параболический характер кривой подтверждает равноускоренное движение под действием постоянной силы тяжести.

Схема теста
../../../../_images/Box.sch.png

Рисунок 1 - Схема теста

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

Рисунок 2 - Box.Check